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(yùn)用于高精度儀器測(cè)量與超高精密機(jī)床的機(jī)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(dòng)，影響機(jī)械設(shè)備的壽命和運(yùn)行的安全性。本文通過對(duì)氣體靜壓止推軸承進(jìn)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(dá)到最佳，提高軸承的穩(wěn)定性。
　　首先，基于氣體靜壓潤(rùn)滑理論以及計(jì)算流體力學(xué)，對(duì)應(yīng)用于氣體靜壓潤(rùn)滑止推軸承運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行研究，建立靜壓止推軸承氣

2、模流場(chǎng)的控制方程，采用有限體積法中二階迎風(fēng)格式進(jìn)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(yùn)用FLUENT軟件進(jìn)行仿真計(jì)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(qiáng)場(chǎng)、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(dāng)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(shì)，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(shí)承載力最低。氣體消耗量均是增加趨勢(shì)明顯，單位載荷氣體消耗率先增加，在氣腔深度δ為0.9mm時(shí)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(shí)降低氣腔深度是結(jié)構(gòu)優(yōu)化的前提