平面空氣靜壓軸承承載特性研究.pdf

1、隨著航天技術、微電子技術和精密加工等學科的發(fā)展，對于產品精度的要求越來越高。空氣靜壓軸承以其高精度、低摩擦、無污染的特點廣泛應用于航空航天、食品醫(yī)藥以及高精密機床和測量儀器等領域中。特別在航天器地面仿真實驗系統中，為了完全模擬太空中無摩擦的失重環(huán)境，平面空氣靜壓止推軸承作為主要的支承部件承擔著整個氣浮臺及其相關設備的重量。因而，提高空氣靜壓軸承的承載能力，優(yōu)化軸承節(jié)流器的節(jié)流作用，就成了氣體靜壓潤滑理論研究和空氣軸承設計的重要內容。

2、r>　　傳統的空氣靜壓止推軸承多采用節(jié)流孔供氣的方法，這也是研究起步最早、目前理論分析和實驗研究較多的一種節(jié)流器形式。在已有的研究成果中，國內外學者在設計和選擇時多采用經驗公式和工程方法，對節(jié)流孔的節(jié)流類型分為小孔節(jié)流方式和環(huán)面節(jié)流方式兩種。隨著進口效應和激波假設的提出，在傳統的空氣靜壓軸承設計理論中廣泛采用的“兩塊式流動假設”（即：第一部分為供氣孔中等熵流動，第二部分為間隙氣膜內完全發(fā)展的等溫層流）已明顯不能滿足當代研究和應用中對空氣

3、靜壓軸承在精確度和準確性方面的要求。如何準確描述軸承在工作時隨著節(jié)流孔處結構參數不同軸承節(jié)流器表現出來的不同節(jié)流類型，在現有條件下從改進節(jié)流效果入手，而非單純依靠提高供氣壓力或者追求小氣膜厚度來提高小孔節(jié)流空氣靜壓軸承的承載能力，這不僅從本質上完善和充實了空氣軸承設計理論，充分利用了軸承自身所具備的承載力提升空間，也減小了對外界能源的消耗和在追求加工精度方面需要的額外投入。
　　在廣泛調研國內外關于小孔節(jié)流空氣靜壓止推軸承研究成果

4、的基礎上，本文從流體潤滑理論出發(fā)，根據供氣孔處結構參數之間的相互關系和制約條件，全面考慮各流域可能出現的流動狀態(tài)和可能造成的節(jié)流作用，遵循可壓縮雷諾方程的推導結果對空氣靜壓止推軸承的工作氣膜進行數學建模，將可壓縮雷諾氣體潤滑方程與邊界條件聯立求解得到軸承氣膜中的壓力分布，進而求解軸承的承載力并得出相應的結論。在理論分析的基礎上，本文以多孔供氣小孔節(jié)流空氣靜壓止推軸承為例，研究不同節(jié)流類型下具體參數對軸承承載能力的影響規(guī)律。分別研究軸承在

5、靜態(tài)承載、發(fā)生傾側以及受到外界干擾作用時，各典型節(jié)流類型軸承在承載性能上表現出來的特點，這樣以來就可以根據不同的使用需要選擇適當的節(jié)流類型，并得到各節(jié)流類型下相應的優(yōu)化參數。本文最后通過搭建實驗臺，將靜態(tài)實驗、傾側實驗和動態(tài)實驗三部分的實測值與理論分析和數值計算的結果相比較，證明本文中模型建立和研究結果真實可靠。本文的研究結論使靜壓潤滑理論在空氣軸承設計方面得到了豐富和完善，并為實際生產過程中空氣靜壓止推軸承的選擇和應用提供了一套完整的