制造誤差對多孔質(zhì)靜壓軸承靜動態(tài)特性的影響規(guī)律研究.pdf

1、氣體靜壓軸承是超精密機(jī)床的重要支撐部件，具有摩擦損耗小、無污染、精度高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)。隨著超精密技術(shù)的不斷發(fā)展，對氣體靜壓軸承承載特性、回轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性的要求也不斷提高。多孔質(zhì)氣體靜壓軸承以其穩(wěn)定性好、承載力高和精度更優(yōu)等特點(diǎn)，正逐步替代小孔節(jié)流形式的靜壓軸承成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)。然而，制造誤差對多孔質(zhì)氣體靜壓軸承靜動態(tài)特性影響規(guī)律的研究仍然存在困難，是進(jìn)一步提高超精密機(jī)床精度亟待解決的問題。針對這一問題，本文在分析國內(nèi)外氣體靜壓軸

2、承的研究理論及方法的基礎(chǔ)上展開研究工作，旨在探求多孔質(zhì)氣體靜壓主軸制造誤差的表征方法、制造誤差對靜動態(tài)特性的影響規(guī)律。本文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）改進(jìn)了多孔質(zhì)氣體靜壓軸承靜動態(tài)特性的數(shù)值求解方法?；诹黧w力學(xué)基本方程，結(jié)合多孔質(zhì)內(nèi)部流場規(guī)律，建立了多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的求解方程；基于流體力學(xué)軟件，建立了多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的數(shù)值求解模型；基于動網(wǎng)格技術(shù)改進(jìn)了軸承轉(zhuǎn)子的動態(tài)回轉(zhuǎn)精度預(yù)測方法，通過將轉(zhuǎn)動速度轉(zhuǎn)化為線速度，添加至 Na

3、iver-Stokes方程動量源項(xiàng)的方式解決了回轉(zhuǎn)運(yùn)動網(wǎng)格畸變問題，實(shí)現(xiàn)了對主軸運(yùn)動過程的動態(tài)模擬，這將有利于推動靜壓軸承的影響規(guī)律的研究工作；
　　（2）研究了制造誤差的表征方法及其對軸承靜態(tài)特性的影響規(guī)律?；趯?shí)驗(yàn)測量與數(shù)學(xué)函數(shù)擬合的方式，對不同形式的制造誤差進(jìn)行了表征，并嵌入到軸承的數(shù)值計(jì)算模型中；計(jì)算了不同形式的制造誤差對多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的靜態(tài)特性的影響規(guī)律，得到了制造誤差的類型與幅值對徑向及軸向承載力和剛度的變化關(guān)系；

4、靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了考慮制造誤差時的計(jì)算結(jié)果更接近真實(shí)值。上述工作將有助于多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　?。?）分析了不同制造誤差對多孔質(zhì)氣體靜壓軸承動態(tài)特性的影響規(guī)律?；谳S承轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)運(yùn)動分析，研究了動不平衡量及圓度誤差對回轉(zhuǎn)精度的影響規(guī)律；通過比較有無制造誤差時，軸承間隙內(nèi)部的壓強(qiáng)分布、速度矢量及承載力的變化規(guī)律，分析了圓度誤差的動態(tài)影響機(jī)理；通過將圓柱度誤差對軸向的影響轉(zhuǎn)化為力的形式，采用動網(wǎng)格技術(shù)將其嵌入到軸向求解方程