大負(fù)載球形氣浮軸承設(shè)計及流場特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、球形氣體靜壓軸承具有摩擦極小、精度高、無污染、壽命長等一般氣體靜壓軸承的優(yōu)點,且能提供三個方向上的支撐或自由度,因此廣泛應(yīng)用于氣浮平臺、精密主軸、陀螺儀及特殊應(yīng)用場合。本文對一大型調(diào)姿平臺所用的大負(fù)載球形氣浮軸承進(jìn)行設(shè)計并對其流場靜態(tài)特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究。
　　本文首先比較了不同節(jié)流方式的特點,選擇了合適的氣體軸承的結(jié)構(gòu)形式,然后根據(jù)工程設(shè)計方法,利用MATLAB自行編制了程序,初步選擇了合適的結(jié)構(gòu)參數(shù),計算了氣浮軸承的節(jié)流壓力比

2、、壓力分布以及不同起浮量下的承載能力、靜態(tài)剛度、質(zhì)量流量等參數(shù)。
　　根據(jù)工程設(shè)計方法得到的結(jié)構(gòu)參數(shù),建立了大負(fù)載球形氣浮軸承氣膜的幾何模型,利用GAMBIT劃分出網(wǎng)格并確定合適的邊界條件。采用FLUENT軟件對氣膜內(nèi)的流場進(jìn)行數(shù)值模擬,將所得結(jié)果與工程計算結(jié)果對比證明數(shù)值模擬計算模型的正確性。
　　分別研究各個參數(shù)(球半徑、節(jié)流孔直徑、節(jié)流孔數(shù)目、外包角、內(nèi)包角、節(jié)流孔分布錐角、氣室直徑、氣室深度、供氣壓力)變化對氣浮軸承

3、的承載能力、質(zhì)量流量、靜態(tài)剛度等靜態(tài)特性的影響規(guī)律,并進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)選,得出球形氣浮軸承的最佳參數(shù)組合并選擇合適的靜態(tài)工作氣膜厚度。
　　對設(shè)計出的大負(fù)載球形氣浮軸承工作時的流場靜態(tài)特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究,分析了不同工作氣膜厚度(起浮量e=11um、16um、21um、26um、)下氣膜內(nèi)流場的壓力分布特性、速度分布特性及密度分布特性,證明了本文氣浮軸承設(shè)計的正確性。
　　本文設(shè)計的氣浮軸承能滿足大承載力(5.8t)和靜態(tài)剛度的