氣體靜壓止推軸承結(jié)構(gòu)優(yōu)化與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著現(xiàn)代高科技工業(yè)以及高新產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，氣體靜壓止推軸承作為一種廣泛運用于高精度儀器測量與超高精密機床的機械結(jié)構(gòu)越來越多的被采用，但該結(jié)構(gòu)的靜壓主軸遇到外界刺激作用容易產(chǎn)生振動，影響機械設(shè)備的壽命和運行的安全性。本文通過對氣體靜壓止推軸承進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析與數(shù)值模擬，以使靜壓止推軸承的承載力達到最佳，提高軸承的穩(wěn)定性。
　　首先，基于氣體靜壓潤滑理論以及計算流體力學，對應(yīng)用于氣體靜壓潤滑止推軸承運行機理進行研究，建立靜壓止推軸承氣

2、模流場的控制方程，采用有限體積法中二階迎風格式進行方程離散，建立幾何結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格模型，設(shè)置壓力和壁面等邊界條件，運用FLUENT軟件進行仿真計算。
　　其次，通過分析空氣靜壓止推軸承中孔深度L、氣腔深度δ及節(jié)流孔直徑d與靜壓止推軸承氣膜壓強場、承載力、耗氣量等性能之間的關(guān)系。得出結(jié)論：節(jié)流器小孔及圓形氣腔區(qū)域附近氣膜壓力最大，適當增加氣腔深度有利于提高靜承載力。隨著氣腔深度的增加，不同孔徑、靜承載力、氣體消耗量及出口氣體流量均發(fā)生變

3、化。
　　最后，分析“均壓槽”結(jié)構(gòu)與靜壓止推軸承承載力等性能參數(shù)的關(guān)系，結(jié)果帶有均壓槽結(jié)構(gòu)靜壓止推軸承氣膜壓力分布與不帶有均壓槽結(jié)構(gòu)規(guī)律一致；氣腔深度增加，單排均壓槽靜承載力呈螺旋上升的趨勢，三排均壓槽靜承載力先逐漸減小再增加，氣腔深度δ為0.9mm時承載力最低。氣體消耗量均是增加趨勢明顯，單位載荷氣體消耗率先增加，在氣腔深度δ為0.9mm時略微降低，再增加，得到不同均壓槽結(jié)構(gòu)下的最優(yōu)工況，帶有均壓槽時降低氣腔深度是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的前提