基于CFD球面動(dòng)靜壓氣體軸承氣膜動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械以及精密儀器的快速發(fā)展，氣體潤(rùn)滑軸承以其特有的特點(diǎn)正在逐漸被人們所認(rèn)知并重視。與傳統(tǒng)的潤(rùn)滑軸承相比，氣體潤(rùn)滑軸承的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，主要表現(xiàn)為運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲小、摩擦損耗小、幾乎不產(chǎn)生熱量、低振動(dòng)、壽命長(zhǎng)、能夠在特殊工況下穩(wěn)定工作等。動(dòng)靜壓混合氣體軸承綜合了動(dòng)壓軸承與靜壓軸承的優(yōu)點(diǎn)，即在轉(zhuǎn)子啟停階段采用靜壓氣體軸承的供氣方式，從而避免了軸承轉(zhuǎn)子與定子之間的固體接觸，而軸承在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)停止外界供氣，利用動(dòng)壓效應(yīng)進(jìn)行承載，這大大減小了功

2、耗。由于動(dòng)靜壓氣體軸承最高轉(zhuǎn)速每分鐘可達(dá)幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，所以軸承氣膜特性的變化規(guī)律具有非常復(fù)雜的非線性且隨機(jī)的特點(diǎn)，而軸承的氣膜特性直接影響軸承轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此對(duì)軸承氣膜承載性能和動(dòng)態(tài)特性的研究是研究軸承動(dòng)態(tài)特性及穩(wěn)定性的關(guān)鍵。
　　本文以球面螺旋槽動(dòng)靜壓氣體軸承為研究對(duì)象，應(yīng)用 PROE軟件中的球面坐標(biāo)系的方法，建立了球面螺旋槽動(dòng)靜壓氣體軸承的三維氣膜模型，并以 CFD技術(shù)為基礎(chǔ)，將三維氣膜模型處理成潤(rùn)滑分析有限元模型，借助 FL

3、UENT軟件，對(duì)球面螺旋槽氣體動(dòng)靜壓軸承的靜態(tài)特性以及動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真分析，揭示軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)（槽寬比、槽深比、螺旋角、槽數(shù)）對(duì)軸承氣膜壓力分布以及承載能力的影響規(guī)律，并以此為依據(jù)，對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了初步優(yōu)化。
　　在穩(wěn)態(tài)計(jì)算的基礎(chǔ)上，應(yīng)用 FLUENT軟件中的6 DOF被動(dòng)型網(wǎng)格計(jì)算模塊，對(duì)球面螺旋槽動(dòng)靜壓氣體軸承在動(dòng)態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)中的失穩(wěn)過(guò)程進(jìn)行模擬分析，通過(guò)研究軸承在瞬態(tài)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的軸心軌跡圖、頻譜圖，揭示了軸承從穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)到失穩(wěn)