氦气-空气混合环境中微型螺旋槽止推气浮轴承的承载特性分析

针对氦气-空气混合气体环境,分析了不同氦气体积含量下混合气体的黏度和分子平均自由程,利用有限单元法求解雷诺方程二阶滑移修正模型,计算了微型螺旋槽气浮轴承的气压和气膜厚度,研究了氦气体积含量、螺旋槽深度和转速对气浮轴承承载能力的影响.分析结果表明:当螺旋槽深度由1μm增至10μm时,气浮轴承的气膜厚度先增加后减小,槽深为5μm时,气膜厚度最大,气浮轴承的承载能力最佳.此外,当槽深小于5μm时,混合气体的分子平均自由程对气膜厚度的影响较大;当槽深大于5μm时,混合气体黏度的影响起主导作用.

平面螺旋槽动压止推气体轴承的设计

本文简要回顾了平面螺旋槽动压止推气体轴承理论设计的发展,对平面螺旋槽动压止推气体轴承的稳态特性进行了有限元数值求解,与经典设计选用数据对比进行了综合分析,提出了该形式轴承的设计准则。

平面螺旋槽气体止推轴承的研究

本文介绍了平面螺旋槽气膜润滑特性的计算方法，分析了不同参数对平面螺旋槽气体止推轴承承载能力的影响，实验结果证明了理论计算的正确性。

泵入型平面螺旋槽气体止推轴承气膜特性研究

采用CFD数值模拟方法研究气体润滑泵人型螺旋槽止推轴承内气膜的压力场和承载力等静态特性参数，分析台槽宽度比、气膜厚度和转速变化等参数对气膜承载能力的影响。数值计算结果表明，槽端密封区域的压力明显高于气膜内的其他区域，密封区的设计参数对承载力具有很大影响；随着气膜厚度的减小和转速的升高，气膜的承载能力逐渐增大，同时台槽宽度比在0．6—0．8范围内时承载力最大，最佳槽深与气膜厚度比接近于3．0，与经验设计值一致。

平面螺旋槽气体止推轴承压力场数值模拟研究

为了进一步了解平面螺旋槽气体止推轴承压力场的形成机理,对该种轴承的压力场进行了数值模拟研究。在对其压力场理论研究的基础上,建立了气膜压力场的数学模型。利用流体计算软件,对气膜压力场的分布进行了数值模拟研究。通过试验,表明气膜压力场的数值计算结果与试验值基本吻合,可以将该种数值模拟方法进一步引入到平面螺旋槽气体止推轴承的设计中。

螺旋槽狭缝节流动静压气体止推轴承静态特性

为优化动静压气体止推轴承的承载特性,设计一种具有螺旋槽和狭缝节流器结构的动静压气体止推轴承,采用Fluent对轴承静态特性进行仿真分析,通过改变主轴转速、供气压力,研究气膜厚度、螺旋槽宽度、狭缝厚度等参数对轴承静态特性的影响。结果表明:相对狭缝节流止推轴承,增加螺旋槽结构可以提升轴承的动压效应增强,从而提升轴承的承载力和刚度;相同条件下,气膜厚度越大,轴承的承载力和刚度越小;主轴转速和供气压力增加,承载力和刚度均提升明显;螺旋槽宽度增加,轴承的承载力和刚度先增大后减小;狭缝厚度增大,轴承的承载力先增大后不变,刚度先增加后减小;狭缝深度提升,轴承的承载力减小,刚度先增大后减小。

MW305涡轮膨胀机螺旋槽止推轴承的研制

本文通过对ＭＷ３０５涡轮膨胀机螺旋槽止推轴承的研制，介绍了边界元法在流体润滑力学领域中的应用在此基础上，完成了该机组中螺旋槽止推轴承的选型、设计、加工、调试及试运行等全过程，所设计的轴承成功地通过了整机考核。

考虑惯性力的高速螺旋槽止推轴承承载性能研究

通常在气体轴承相关计算中简化了雷诺方程,忽略了惯性力的影响。而当轴承转速非常大时,气体的惯性力影响增大,忽略惯性力会带来较大误差。建立考虑惯性力的高速螺旋槽气体止推轴承理论计算模型,采用有限元法求解雷诺方程,得到考虑惯性力时的气膜压力分布和轴承承载力,并分析转速变化时轴承承载力的变化。结果表明,高转速时气体的惯性力会显著降低轴承承载力。分析50000 r/min高转速下各参数变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽深度及槽长比变化时,承载力均会出现极大值,且在出现极大值时惯性力的影响最大;随着气膜厚度增大,承载力逐渐下降,且惯性力的影响逐渐增大;随着螺旋槽数量增加,承载力逐渐增大,而惯性力的影响较稳定。分析转子轴线倾斜对承载力的影响,结果表明在相同转速及相同轴承参数下转子轴线倾斜时承载力略微增大。

变高度螺旋倾斜槽气体轴承的微尺度数值模拟

基于平面螺旋槽气体止推轴承结构,结合以对数螺旋线为素线的空间螺旋曲面结构,提出一种新型气体止推轴承模型。通过坐标变换推导出适应对数螺旋线轨迹的流量方程,引入一阶滑移和新滑移边界条件修正流量方程,应用数值方法迭代求解了连续型模型和2种滑移模型下新型气体止推轴承的气膜压力分布。结果表明:微尺度下随着气膜厚度减小,边界速度滑移效应会对轴承承载力特性产生很大影响;当Knudsen数增大到过渡区时,一阶滑移和新滑移模型之间的偏差明显增大;在相对较低的转速下,新型轴承的承载力相较于传统轴承明显增大。