锥面螺旋槽气体动压轴承动态特性研究

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中文摘要：气体轴承作为一种以气体为润滑介质的新型滑动轴承，具有结构紧凑、回转精度高、摩擦功耗小、振动小、零污染、极高转速下摩擦热低、极低运动速度时无爬行、可在小扰动条件下稳定工作等一系列优点，在精密工程、超精密工程、微细工程、空间技术、电子精密仪器、医疗器械及核工程等领域中有着十分广阔的应用前景。但气体轴承也有其不足之处，如承载能力较低、气膜刚度小，另外，当气体轴承达到足够高的转速时，轴承转子系统将会出现失稳现象，由此产生自激振动，阻碍了气体轴承的广泛应用。本文针对气体动压轴承的承载性能、动态特性以及轴承转子系统的稳定性进行了深入的分析与研究，并对气体动压轴承的动态特性进行了试验研究，验证了理论分析的正确性。首先，以锥面螺旋槽气体动压轴承为研究对象，研究轴承转子间隙内流体的非线性动力润滑特性。以计算流体力学和气体润滑理论为基础，利用流体运动方程、连续方程和气体的状态方程，建立含有对时间偏导数的气体润滑瞬态Reynolds方程。其次，采用微分几何变换的方法，将稳态条件下的气体润滑瞬态Reynolds方程的求解域进坐标行转换。利用五点差分法对线性方程组进行数值计算，采用超松弛迭代的方法，通过VC6.0和MATLAB编程计算轴承转子间隙内的压力分布，揭示轴承结构参数和运行参数变化对轴承稳态气膜压力分布、轴向和径向承载能力等的影响规律。在求解气体动压轴承稳态气膜压力分布的基础上，采用VC6.0计算非稳态气膜力、气膜的刚度和阻尼系数，研究轴承转子扰动对轴承的动态刚度和动态阻尼的影响规律，分析偏心率和轴承转速对轴承动态特性系数的影响，研究气体动压轴承的动力学性态。最后，建立轴承动态特性系数与轴承转速和偏心率的关系，分析气膜稳定性的力学机理，研究轴承转速和偏心率对轴承转子系统的影响。

作者：

杨伟

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关键词：

气体动压轴承锥面螺旋槽有限差分法动态特性承载性能

授予学位：

硕士

学科专业：

机械制造及自动化

导师：

贾晨辉

学位年度：

2014

学位授予单位：

河南科技大学

语种：

中文

中图分类号：