异形节流腔动静压气浮轴承承载特性

静压止推气浮轴承动特性的微扰动法研究卢志伟;马方杰;刘波;张君安【摘要】为了实现对静压气浮轴承的动特性进行研究,提出并设计了一种具有可变截面积均压槽的静压气浮轴承,结合气浮轴承的力学振动模型采用微扰动法建立了气浮轴承动态控制方程,运用有限差分法对气浮轴承动态控制方程进行了数值求解,得到了气浮轴承的动态刚度和阻尼.计算结果表明:当振动较小时静压止推气浮轴承的动态刚度值与静态刚度值相当,在气膜间隙为5.5 μm左右时,气浮轴承的动、静刚度均达到最佳值;在同一供气压力下,随着气浮轴承气膜间隙的增大,其动阻尼呈非线性减小,气膜间隙对气浮轴承动阻尼系数的影响较大.【期刊名称】《兵工学报》【年(卷),期】2016(037)001【总页数】6页(P149-154)【关键词】机械学;气浮轴承;微扰动;动刚度;动阻尼;有限差分【作者】卢志伟;马方杰;刘波;张君安【作者单位】西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学机电工程学院,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TH133.36DOI:10.3969/j.issn.1000-1093.2016.01.022随着精密、超精密技术的发展,对气体静压轴承的刚度、精度及稳定性都提出了更高和更迫切的要求[1-2]。

由于气体的可压缩性,对提高气体静压润滑轴承的气膜刚度带来很大的困难,因此提高气体静压轴承的刚度是气体静压轴承研究领域的难点和热点之一,属于前沿问题[3-4]。

传统的气体静压止推轴承都采用小孔、环面、狭缝等节流阻抗固定的节流器,其承载能力和刚度的提高非常有限。

对气浮轴承刚度进行反馈控制是实现高刚度甚至无穷静刚度的一条有效途径,近十几年来国内外开展了不少这方面的研究,但是在气浮轴承应用方面的进展并不明显[5]。

为使气浮轴承刚度的提高有新突破,根据气膜间隙变化或相应的压力分布变化改变均压槽的截面积,在承载面采用弹性薄板来实现可变截面均压槽的气浮轴承是一种很有应用前景的新型高刚度气浮轴承[6]。

空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析空气静压主轴-轴承微振动和稳定特性分析摘要：空气静压主轴是现代高速加工领域中广泛应用的一种主要技术装备。

本文通过对空气静压主轴的微振动和稳定特性进行分析，探讨了提高主轴精度和稳定性的方法，为空气静压主轴的进一步优化提供了参考。

关键词：空气静压主轴、轴承、微振动、稳定特性、精度一、引言空气静压主轴是一种采用气体静压原理来实现轴承支撑的主轴装置。

与传统的机械轴承相比，空气静压主轴具有摩擦小、寿命长、噪音低等优点，特别适用于高速加工领域的需求。

然而，由于空气静压主轴的工作原理本身存在一定的不稳定性，会导致微振动的产生，进而影响主轴的精度和稳定性。

因此，对空气静压主轴的微振动和稳定特性进行分析，对提高主轴的加工精度和稳定性具有重要意义。

二、空气静压主轴的微振动机理空气静压主轴的微振动主要受到以下几个因素的影响：1. 气膜刚度不均匀性：由于气膜厚度在轴向和径向上的不均匀分布，会引起气膜刚度的不均匀性，从而导致主轴的微振动。

2. 气膜传递特性：空气静压主轴的传动介质是气体，具有一定的传递时滞特性。

当主轴受到外界扰动时，气膜的饱和时间和响应时间都会导致微振动的产生。

3. 轴承的动力特性：轴承的刚度和阻尼是影响主轴微振动的重要因素。

一般来说，刚性较高的轴承可以减小主轴的振动。

三、空气静压主轴的稳定特性分析空气静压主轴的稳定性是指主轴在工作过程中的振动情况，用来评估主轴的加工精度和稳定性。

主要通过以下几个方面进行分析：1. 动力学分析：通过分析主轴的动力学特性，可以得到主轴的固有频率和振型。

固有频率越高，主轴越稳定。

2. 振动测试：利用加速度传感器等测试设备对主轴的振动进行实时监测和分析，可以了解主轴在不同工况下的振动情况，从而进一步优化主轴结构。

3. 数值模拟：通过数值模拟方法，可以对主轴的传动特性进行仿真分析，包括气膜刚度、气膜响应时间等参数的变化对振动产生的影响。

四、提高空气静压主轴稳定性的方法为了提高空气静压主轴的稳定性和加工精度，可以采取以下方法：1. 优化气膜结构：通过改变气膜刚度和厚度的分布，提高气膜的均匀性，减小主轴的微振动。

硕士学位论文（工程硕士）表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究STATIC CHARACTERISTICS AND EXPERIMENTAL STUDY OF SURFACETHROTTLING THRUST BEARING徐福鑫哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH133.36 学校代码：10213 国际图书分类号：621.8 密级：公开工程硕士学位论文表面节流气体静压止推轴承的静态特性及实验研究硕士研究生：徐福鑫导师：刘海涛副教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classified Index: TH133.36U.D.C.: 621.8Dissertation for the Master Degree in EngineeringSTATIC CHARACTERISTICS AND EXPERIMENTAL STUDY OF SURFACETHROTTLING THRUST BEARINGCandidate：Xu FuxinSupervisor：Associate Prof. Liu Haitao Academic Degree Applied for：Master of Engineering Specialty：Mechanical Engineering Affiliation：School of Mechatronics Engineering Date of Defence：June, 2018Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要超精密机床主轴逐渐采用气体润滑取代传统的液体润滑。

而静压气体轴承的节流方式主要为小孔节流，不过小孔节流存在承载力和刚度较低的问题，减小最佳刚度对应的气膜厚度以提高刚度和承载力是十分有效的方法，而小孔节流的结构限制了气膜厚度的降低。

工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析
1工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性研究
工业缝纫机主要是指机床工业中的缝纫机，用于加工图案、装饰缝织品，而气浮旋梭轴承是其中的关键设备部件。

气浮旋梭轴承的气膜是它能够承载物体并保证运行特性的关键，因此研究其气膜的承载特性具有很重要的意义。

2研究方法
本文将采用数值模拟方法来研究气浮旋梭轴承的气膜承载特性。

利用影响气膜承载能力的主要参数——气缸直径、气缸深度、轴承空气伤痕率以及温度等参数，进行模拟，从而获得不同参数下轴承气膜的传递压力，并分析轴承气膜的力学性能，最终找出影响轴承气膜承载能力的主要因素。

3模拟结果
结果表明，轴承气膜承载能力与气缸直径、气缸深度、轴承空气伤痕率和温度等参数具有明显的关系，随着上述参数的改变，轴承气膜的承载能力会不断提高。

空气伤痕率是影响气膜承载能力的最主要参数，为此，气膜生产应重点控制伤痕率，以提高轴承气膜的承载能力。

4结论
通过对气浮旋梭轴承气膜承载特性的分析，发现轴承气膜的承载能力会受到气缸直径、气缸深度、轴承空气伤痕率以及温度等因素的影响，空气伤痕率是影响气膜承载能力的最主要参数，应重点控制以提高轴承气膜的承载能力。

动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究动静压气体轴承动态特性分析与稳定性控制方法研究摘要：动静压气体轴承是一种典型的非接触式轴承，其优势在于可实现高速、高精度及长寿命的转子支撑。

然而，动静压气体轴承的动态特性对系统的稳定性具有重要影响，对其动态特性进行分析和稳定性控制方法进行研究具有重要意义。

本文基于气体动力学原理，通过对动静压气体轴承的动态特性进行分析，并提出一种稳定性控制方法，以提高其稳定性和性能。

关键词：动静压气体轴承；动态特性；稳定性控制；气体动力学引言动静压气体轴承是一种基于气体动力学原理工作，具有非接触式支撑转子的轴承。

相较于传统的机械轴承，动静压气体轴承具有无需润滑剂、摩擦损失小、寿命长的优点，因此广泛应用于高速、高精度的转子系统中，如航空航天、精密制造等领域。

然而，由于轴承自身的结构及工作原理等因素，动静压气体轴承存在一些不稳定的动态特性，如摆动、振动、涡旋等。

本节将通过对动静压气体轴承的动态特性进行分析，以及提出一种稳定性控制方法。

希望通过这些研究，能够更好地理解动静压气体轴承的动态行为，并提供一些解决方案，以提高其稳定性和性能。

动静压气体轴承的动态特性分析动静压气体轴承的动态特性分析是研究该轴承系统稳定性的前提。

在分析之前，首先需要对动静压气体轴承的气体动力学原理有一定的了解。

动静压气体轴承是基于气体动力学原理工作的，其原理是通过强制流体在轴承内形成气体薄膜，使得转子与静子之间形成气体动力支撑，从而实现转子的非接触式支持。

基于此原理，可以建立动静压气体轴承的数学模型。

该模型通常包括动力方程和气体方程两部分。

动力方程描述了转子在轴承中受到的各种力的平衡关系，包括气膜的静压力、动压力以及摩擦力等。

而气体方程描述了气体在轴承油膜中的流动行为，一般采用雷诺平均纳维-斯托克斯方程进行描述。

通过对动力方程和气体方程的数值求解，可以得到动静压气体轴承的动态特性，如转子的偏心量、刚度系数以及阻尼系数等。

螺旋槽小孔节流动静压气体轴承稳态承载力分析
刘通;董志强
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2024(49)1
【摘要】为研究空气轴承在动静压下的稳态承载性能,使用三维建模工具建立动静压气体轴承模型,从连续方程、可压缩流体润滑方程、气体状态方程出发,得到等温条件下稳态气体润滑Reynolds方程,并计算轴承稳态承载力。

对螺旋槽小孔节流空气轴承结构建立三维模型,借助Fluent仿真软件对整个流体域进行仿真分析,探讨螺旋角、偏心率、槽宽比、槽深比、槽长比等参数对气体轴承承载性能的影响。

结果表明:气源压力一定时,气膜承载力随着偏心率的增加呈现非线性上升趋势,随着槽宽比的增加呈现下降趋势,槽宽比越大,这种下降趋势更加明显;随着槽深比和槽长比的增加,气膜承载力呈现先增加后降低的趋势。

对轴承结构进行优化,优化后的轴承承载性能更优。

【总页数】7页(P79-85)
【作者】刘通;董志强
【作者单位】太原科技大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.35
【相关文献】
1.球面螺旋槽动静压气体轴承稳态承载力分析
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5.螺旋槽小孔节流动静压空气轴承颗粒冲蚀研究
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简单孔节流静压气体轴承优化设计的一种解析解法
宛敏红
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2011(000)002
【摘要】静压气体轴承在工程中应用广泛,但其设计工作涉及的计算繁琐,工程中多采用图表法或数值计算法.为简化工程计算过程,也为研究气体轴承中各参数间的关系提供直观的分析依据,从解析角度研究了静压气体轴承的优化设计问题.以简单孔节流圆盘静压气体止推轴承为研究对象,以轴承刚度最大为优化准则,首先利用数值计算求出与供气压比对应的最佳节流压比,再利用最小二乘法拟合得到它们的解析关系式,以此为基础,进而求出最佳气膜厚度、最佳承载力、最大刚度和最佳气体流量的解析解,并与精确数值解进行了比较验证.得到的解析解,使气体轴承的工程设计简便、有效.
【总页数】3页(P14-16)
【作者】宛敏红
【作者单位】中国科学院,宁波材料技术与工程研究所,浙江省磁性材料及其应用技术重点实验室,宁波,315201
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.36
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5.螺旋槽小孔节流动静压气体轴承动态特性分析 [J], 李树森;王欣崎;李博;贾勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析近年来，随着缝纫机行业的发展，气浮旋梭轴承已成为工业缝纫机的重要零件之一。

然而，真正理解气浮旋梭轴承气膜承载特性的困难，使得优化设计更为困难，从而限制了其在缝纫机中的应用。

从而本研究旨在从多方面探究气浮旋梭轴承气膜承载特性，为缝纫机的优化设计提供理论支持。

气浮旋梭轴承的构造复杂，具有三个基本部分：润滑油池、气浮部分和轴承组件。

轴承中的气膜直接负责传递轴承承载力，基本上它是轴承组件和气浮部分之间的连接，气膜担任中间连接作用，减少轴承和气浮部分之间的接触冲击，大大提高轴承的寿命。

在探究轴承气膜承载特性时，研究人员根据轴承不同的参数，采用数值模拟方法来研究，包括模型的几何尺寸、形状、气膜厚度、摩擦系数等。

因此，建模的结果可以比较实际情况下轴承气膜的承载特性，从而更加准确地分析这些参数对轴承气膜承载特性的影响。

此外，由于液压轴承拥有较大的承载能力，且施加过大的压力会使轴承泵磨损加剧，从而影响其承载能力，因此有必要通过测定和分析，研究压力的大小对气浮旋梭轴承气膜承载能力的影响。

最后，本研究还考虑了润滑对轴承气膜承载特性的影响，通过对不同润滑油的实验来探究其对气浮旋梭轴承气膜承载特性的影响。

虽然润滑油和缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性之间存在复杂耦合关系，但在考虑各种因素的影响后，可以确定润滑油种类和添加量，以提高轴承气膜承载能力。

总之，研究缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性，不仅可以为优化设计提供理论支持，而且可以更好地了解其在实际应用中的工作原理，使其能更加有效地发挥其功能，从而确保缝纫机的稳定可靠。

借助上述研究，本文从多方面探究了缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性，包括模拟模型的建立、压力的施加以及润滑的考虑等，可以为缝纫机的优化设计提供重要参考。

以上就是本文关于工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析的全部内容。

本研究旨在探究气浮旋梭轴承气膜承载特性，以更有效地发挥其功能，使其在缝纫机中的应用更加稳定和可靠。

粘-惯性耦合节流静压气浮轴承微振动特性研究
杨光伟;孙沐邦;俞利庆
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】小孔节流气浮轴承因结构简单、刚度较高等优点在超精密加工中获得了广泛的应用。

然而由于小孔节流气浮轴承存在微振动,限制了超精密加工表面粗糙度的进一步提升。

为了抑制小孔节流气浮轴微振动,文章提出了一种新型粘-惯性耦合节流气浮轴承,通过数值模拟的方法研究了新型节流器的结构参数对气浮轴承微振动特性的影响,在此基础上开发了试验平台对新型气浮轴承振动特性进行测试。

研究结果表明,粘-惯性耦合节流气浮轴承均压腔内压力波动低于小孔节流,可以减小气浮轴承微振动;同时,增大渗透率和节流孔直径、降低均压腔高度均能减小粘惯性耦合节流气浮轴承微振动。

【总页数】7页(P24-30)
【作者】杨光伟;孙沐邦;俞利庆
【作者单位】中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.35
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1.惯性项对动静压浮环轴承推力部分静特性的影响
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3.基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计
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基于静特性分析的环面节流静压气体球轴承参数设计郭良斌;彭宝林;王卓;宣立明【摘要】环面节流多孔闭式球轴承具有整体球窝面,是静压气体球轴承的一种新结构形式.按照优先考虑静刚度指标以及兼顾流量、承载力指标的设计原则,采用保角变换有限元法研究闭式气体球轴承几何参数设计的基本过程,并详细讨论了球窝外包角、供气孔包角、供气孔数和供气孔直径对轴承静特性的影响.结果表明,对轴承承载力特性影响较大的参数是球窝外包角和供气孔数,对流量特性影响较大的参数是供气孔数和供气孔直径,对轴承静刚度特性影响较大的参数是球窝外包角、供气孔包角和供气孔直径.通过分析,给出了闭式气体球轴承几何参数的推荐取值范围.%Externally pressurized spherical gas bearing with inherent compensation has integrated spherical socket and thus is a new type. According to the design criteria of priority stiffness and taking flux and load into consideration, the design of configuration parameters of externally pressurized spherical gas bearing with several inherent compensation orifices was studied by means of conformal transformation FEM. Influences of outer wrap angles, wrap angle at orifice, orifice number and orifice diameter on the bearing's static characteristics were discussed. It has been found that, variation of outer wrap angles and orifice number have visible influence on static load characteristics of the bearing, variation of orifice number and orifice diameter influence in a significant way static flux characteristics of the bearing, and variation of outer wrap angles, wrap angle at orifice and orifice diameter have clear influence on static stiffness characteristics of the bearing. From the analysis, the range of reasonableparameters of the bearing is deduced, which accords with that of practical parameters of the same type gas bearing overseas.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(034)003【总页数】6页(P167-172)【关键词】静压气体球轴承;环面节流;静特性;参数设计【作者】郭良斌;彭宝林;王卓;宣立明【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北,武汉,430081【正文语种】中文【中图分类】TH133.36静压气体球轴承是空间飞行器多自由度仿真气浮台的关键部件之一[1-2],其工作原理是依靠压缩空气在球与球窝之间形成气膜,使仿真平台浮起,从而满足近似无摩擦的相对运动条件[3-4]。

空间热泵压缩机的径向气浮轴承静态特性研究
李育隆;连华奇;徐向华;于新刚;吴宏
【期刊名称】《载人航天》
【年(卷),期】2018(024)006
【摘要】针对应用于空间热泵系统的气浮轴承技术,将以氟利昂为润滑工质的径向气浮轴承作为研究对象,采用数值模拟的方法研究了几何条件(平均轴承间隙与节流孔直径)、工作状态(偏心率与进口压力)以及润滑工质(空气、R22、R134a)变化对径向气浮轴承的静承载力、质量流量等特性的影响.结果表明,节流孔直径确定时,径向气浮轴承的静承载力存在极大值,对应的最佳平均轴承间隙随节流孔直径以及润滑工质变化,最大静承载力也随之变化.进气压力确定时,静承载力随偏心率增大而增大,但是存在一个最佳的偏心率,使轴承静刚度最大.
【总页数】7页(P765-771)
【作者】李育隆;连华奇;徐向华;于新刚;吴宏
【作者单位】北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191;清华大学航天航空学院,北京100084;北京空间飞行器总体设计部,北京100084;北京航空航天大学能源与动力工程学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.36
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1.热泵压缩机氟利昂气体止推轴承静态特性研究 [J], 连华奇;李育隆;吴宏;徐向华;容诚钧
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高速气浮静压轴承节流孔孔径的设计
张俊红;郭军华
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2004()z1
【摘要】在分析一类高速气浮轴承工作原理的基础上,建立其轴径轴承的静态承载力模型,并据此分析出轴承间隙中气体流量、压强与节流孔孔径间的相互关系,以及在低速运转下受离心力作用的轴径中心运动轨迹.最后,通过模拟仿真并考虑实际工况给出了轴承间隙和节流孔孔径两个关键尺寸.此举为高速气浮轴承的国产化奠定了一个良好的基础.
【总页数】3页(P183-185)
【关键词】气浮轴承;结构设计;转子-轴承系统
【作者】张俊红;郭军华
【作者单位】天津大学,机械工程学院,天津,300072 天津大学,机械工程学院,天津,300072
【正文语种】中文
【中图分类】TH122
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1.高速气浮静压轴承的结构设计 [J], 张俊红;孙少军;郭军华
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