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基于CFD分析转子粗糙度对多孔质气体轴承承载性能的影响
1
作者 刘佳宝 夏鹏 吴立国 《林业机械与木工设备》 2025年第5期67-72,共6页
为探究转子表面粗糙度对多孔质气体轴承静态性能的影响,构建了多孔质气体轴承的热混合润滑模型,并运用Fluent软件对其静态特性进行了细致分析。通过实施网格迭代算法及瓦块运动用户自定义函数(UDF),并对转子偏心进行了模拟。研究了偏心... 为探究转子表面粗糙度对多孔质气体轴承静态性能的影响,构建了多孔质气体轴承的热混合润滑模型,并运用Fluent软件对其静态特性进行了细致分析。通过实施网格迭代算法及瓦块运动用户自定义函数(UDF),并对转子偏心进行了模拟。研究了偏心率、粗糙度高度、转子转速和供气压力等因素对轴承负载能力的影响。研究结果表明,在一定限度内,适当的粗糙度高度能够提升轴承的承载力,特别是在高偏心、高转速高供气压力的情况下对承载力的提升效果更加显著。值得注意的是,表面粗糙度会对轴承的动压效果有负面影响,这对动压轴承的影响是极大的,为多孔质气体轴承的转子加工精度提供了重要参考依据。 展开更多
关键词 多孔质气体轴承 静态特性 粗糙度 承载力
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直线压缩机用多孔质气体轴承的仿真与实验 被引量：3
2
作者 邹慧明 王英琳 +2 位作者 唐明生 李旋 汤鑫斌 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期122-129,141,共9页
采用气体轴承的主动耗气技术可以实现直线压缩机的无油润滑和非接触运行,以保证运行可靠性。为研究多孔质轴承的结构参数和压缩机设计参数对耗气量的影响,本文以R600a为制冷工质,建立多孔质气体轴承模型,利用Fluent对耗气量进行仿真模... 采用气体轴承的主动耗气技术可以实现直线压缩机的无油润滑和非接触运行,以保证运行可靠性。为研究多孔质轴承的结构参数和压缩机设计参数对耗气量的影响,本文以R600a为制冷工质,建立多孔质气体轴承模型,利用Fluent对耗气量进行仿真模拟计算,基于该模型模拟分析了多孔质材料厚度、间隙气膜厚度、排气压力、压缩机频率和排量占比对气体轴承耗气量和耗气率的影响,并通过实验测试验证了该模型的准确性。结果表明:气体轴承耗气量的仿真结果和实验测量的误差在±15%以内。根据耗气率给出了最佳的设计参数组合,为直线压缩机用多孔质气体轴承优化设计提供了参考。 展开更多
关键词 直线压缩机 多孔质气体轴承 耗气量 气体润滑
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基于分形理论的多孔质气体止推轴承倾斜研究 被引量：2
3
作者 张卫艳 林彬 +1 位作者 张晓峰 金子才 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期34-37,共4页
多孔质节流器表面孔隙分布的不均匀性会导致多孔质气体轴承的倾斜。为寻找一种合适的方法来评价渗透率分布对多孔质轴承倾斜的影响,通过图像采集得到多孔质节流器表面孔隙的局部分形维数,然后利用局部分形维数的分布情况来评价渗透率的... 多孔质节流器表面孔隙分布的不均匀性会导致多孔质气体轴承的倾斜。为寻找一种合适的方法来评价渗透率分布对多孔质轴承倾斜的影响,通过图像采集得到多孔质节流器表面孔隙的局部分形维数,然后利用局部分形维数的分布情况来评价渗透率的不均匀性,并提出分形维数分布向量来评估多孔质轴承的倾斜。通过实验测量多孔质轴承工作状态下的倾斜角度和方向。实验结果表明,该方法可以在不破坏多孔质节流器的情况下很好地预测多孔质轴承的倾斜:局部分形维数分布越集中则表明多孔质节流器的渗透率越均匀;根据分形维数分布向量的模可判断出轴承倾斜的角度大小,轴承倾斜的方向和分形维数分布向量的方向和达到了很好的吻合。 展开更多
关键词 多孔质气体轴承 渗透率 分形维数 分布向量 倾斜
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多孔质石墨气体静压止推轴承静态性能分析 被引量：11
4
作者 吴定柱 陶继忠 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第19期2296-2301,共6页
应用基于有限体积法的Fluent软件进行数值仿真实验,分析了多孔介质的渗透系数、厚度、直径以及气源的供气压力等因素对全多孔质气体静压轴承静态性能的影响,得出相应的关系曲线。自行设计了实验平台,实测获得了多孔质石墨气体静压止推... 应用基于有限体积法的Fluent软件进行数值仿真实验,分析了多孔介质的渗透系数、厚度、直径以及气源的供气压力等因素对全多孔质气体静压轴承静态性能的影响,得出相应的关系曲线。自行设计了实验平台,实测获得了多孔质石墨气体静压止推轴承的载荷、刚度、流量等静态特性曲线。数值计算结果与实验结果具有很好的一致性,验证了该数值计算方法的可行性。结果还表明,当多孔介质渗透系数为7.95×10-15 m2,厚度为10mm,直径为45mm,且气膜间隙为3～5μm时,全多孔质石墨气体静压止推轴承静态刚度超过70N/μm。 展开更多
关键词 多孔质气体静压轴承 多孔质石墨 静态性能 渗透系数
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多孔质气体静压轴承研究现状及发展趋势 被引量：10
5
作者 顾延东 BÖHLE Martin +1 位作者 SCHIMPF Artur 袁寿其 《排灌机械工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第8期818-825,共8页
多孔质气体静压轴承采用多孔质节流器,依靠外部供给加压气,形成承载气膜,实现支承和定位.分析了多孔质轴承支承原理,并说明气膜压力分布特点.总结了多孔材料在轴承中的应用及碳石墨多孔材料具有的相对优势.论述了流动模型、数值求解及... 多孔质气体静压轴承采用多孔质节流器,依靠外部供给加压气,形成承载气膜,实现支承和定位.分析了多孔质轴承支承原理,并说明气膜压力分布特点.总结了多孔材料在轴承中的应用及碳石墨多孔材料具有的相对优势.论述了流动模型、数值求解及试验的研究现状,说明雷诺润滑方程和Darcy方程是建立多孔质轴承流动模型的主流方法.总结了轴承优化方法,智能优化方法的应用情况.今后的研究重点是考虑流动惯性,基于Darcy-Forchheimer方程和雷诺润滑方程,建立多孔质轴承三维可压流动模型及其数值求解方法;考虑转子对气膜的惯性作用,使用CFD动网格计算多孔质轴承动特性;分析温度、材料变形等对多孔质轴承静动特性的影响;设计对中系统并采用高频激光测距仪,测试多孔质轴承静动特性;建立多参数、多目标的多孔质轴承优化平台,优化承载力、供气功耗等. 展开更多
关键词 多孔质气体静压轴承 研究现状 发展趋势 静动特性
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高速气动涡轮气体多孔质径向轴承结构设计和性能分析
6
作者 葛载涛 张晓峰 +1 位作者 杜洪峰 张大卫 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期23-29,共7页
由于涡轮转子和涡轮喷杯的悬臂作用,高速气动涡轮在工作中易发生转轴倾斜现象。为探讨轴径倾斜对多孔质气体径向轴承性能的影响,设计双槽型和单槽型2种多孔质气体径向轴承结构,并分析多孔材料的变厚度分布、偏心率和倾斜角大小等结构误... 由于涡轮转子和涡轮喷杯的悬臂作用,高速气动涡轮在工作中易发生转轴倾斜现象。为探讨轴径倾斜对多孔质气体径向轴承性能的影响,设计双槽型和单槽型2种多孔质气体径向轴承结构,并分析多孔材料的变厚度分布、偏心率和倾斜角大小等结构误差和系统运动误差对轴承性能的影响。结果表明:在偏心率一定的情况下,双沟槽结构的刚度和承载能力高于相同条件下的单沟槽结构,并且在高速运转状态下,随着倾角的增加双沟槽结构具有更高的垂直力矩和水平力矩;当偏心率增大时,双沟槽的刚度高于单沟槽,所以双沟槽具有更好的抗倾斜能力;当气膜厚度增加时,2种结构的垂直力矩和水平力矩都下降,说明气膜厚度对轴承抗倾斜能力具有一定影响。 展开更多
关键词 多孔质径向气体轴承 高速气动涡轮 稳态分析 沟槽设计
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局部多孔质气浮止推轴承的设计研究 被引量：11
7
作者 王建敏 戴一帆 李圣怡 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期38-43,共6页
建立了局部多孔质气浮轴承的理论模型,该模型考虑了轴承气膜交界面处的切向速度滑移。利用有限元方法对所建立的模型进行了理论仿真,轴承静态特性的仿真与试验结果取得了较好的一致性,说明经过修改后的雷诺方程可以用来作为局部多孔质... 建立了局部多孔质气浮轴承的理论模型,该模型考虑了轴承气膜交界面处的切向速度滑移。利用有限元方法对所建立的模型进行了理论仿真,轴承静态特性的仿真与试验结果取得了较好的一致性,说明经过修改后的雷诺方程可以用来作为局部多孔质气浮轴承研究的理论模型。利用该模型成功计算出不同渗透系数、不同厚度及不同直径的局部多孔质气浮轴承的流量、承载及刚度特性,并给出了相应的变化曲线。根据仿真结论,提出了局部多孔质气浮止推轴承的设计准则。另外,从理论上将该类轴承与全多孔质类型气浮轴的承特性进行了对比,表明局部多孔质气浮轴承有着优良的特性,有很好的应用前景。 展开更多
关键词 多孔质气体静压止推轴承 有限元法 多孔质 速度滑移
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一种多孔质石墨渗透系数测量方法的研究 被引量：1
8
作者 吴定柱 陶继忠 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期50-54,共5页
在考虑气体的可压缩性和气体在多孔介质里的流动存在惯性损失的前提下,给出一种测量多孔质石墨渗透系数的方法。在自行设计的测试系统上进行实验,测量得出供气压力与体积流量和流速的对应关系,并计算求得多孔质石墨的渗透系数。采用该... 在考虑气体的可压缩性和气体在多孔介质里的流动存在惯性损失的前提下,给出一种测量多孔质石墨渗透系数的方法。在自行设计的测试系统上进行实验,测量得出供气压力与体积流量和流速的对应关系,并计算求得多孔质石墨的渗透系数。采用该方法计算得出在渗透系数取实验值时供气压力与体积流量和流速的对应关系,与实验测量结果具有很好的一致性,证明该方法的正确性。 展开更多
关键词 多孔质气体静压轴承 多孔石墨 渗透系数
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微低重力试验多孔青铜气浮转台研制 被引量：5
9
作者 张晓峰 路阳 +3 位作者 侯玮杰 王利桐 李鹏 谷金峰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期82-88,共7页
在微低重力环境模拟中,为降低涡流干扰力矩,设计了基于多孔青铜节流器的气浮转台系统。首先,在止推轴承选型中,对局部多孔质节流器和全多孔质节流器进行了对比分析,发现在气膜厚度20μm条件下,全多孔质节流器承载能力比局部多孔质节流器... 在微低重力环境模拟中,为降低涡流干扰力矩,设计了基于多孔青铜节流器的气浮转台系统。首先,在止推轴承选型中,对局部多孔质节流器和全多孔质节流器进行了对比分析,发现在气膜厚度20μm条件下,全多孔质节流器承载能力比局部多孔质节流器高40%,因此设计选择全多孔节流器形式;然后,分析了在不同供气压力、不同材料渗透率下,气浮转台止推轴承及径向轴承的承载能力和刚度特性,发现选择较小的材料渗透率能够获得更高的气膜刚度,为气浮转台的结构设计提供了依据。最终研制的气浮转台采用开式止推轴承形式,节流器使用自研的多孔青铜材料,通过精密加工技术,使得加工前后的渗透率保持近似不变。试制成功的气浮转台回转精度小于0.8μm,150 kg负载下,未出现气锤自激振动现象。气浮转台系统的最大干扰力矩为9×10^(-4) m。该气浮转台系统不仅可用于微低重力试验,还可应用于超精密加工等领域。 展开更多
关键词 多孔青铜 多孔质节流器 多孔质气体轴承 气浮转台 微低重力试验
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用于微重力试验的气磁混合悬吊单元研制 被引量：3
10
作者 张晓峰 张哲源 +4 位作者 徐晋 李斌 王利桐 陈雨含 王灏 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1353-1360,共8页
传统被动式跟随悬吊法应用中摩擦干扰力大的问题影响了微低重力试验的精度,本文中结合悬吊法和气浮法的优点,利用气体轴承极低摩擦力的特点,设计了一款气磁混合悬吊单元原理样机,以提高被动式跟随悬吊法微低重力试验的精度.首先介绍了... 传统被动式跟随悬吊法应用中摩擦干扰力大的问题影响了微低重力试验的精度,本文中结合悬吊法和气浮法的优点,利用气体轴承极低摩擦力的特点,设计了一款气磁混合悬吊单元原理样机,以提高被动式跟随悬吊法微低重力试验的精度.首先介绍了气磁混合悬吊单元的工作原理,对气磁模块的布局方案进行了初选,选择了环形气体止推轴承与中央磁吸力单元组合的结构形式.设计了独特的永磁-电磁模块,并对其电磁吸力特性进行了分析,分析结果显示在气隙厚度为0.65 mm左右时,磁力能够保持在2 kN左右,得到了0.3~1.0 mm气隙长度下混合磁单元的磁力及刚度变化曲线.气体止推轴承采用大块多孔石墨作为节流器,能够在较小的空间尺寸中实现最大的承载能力,应用有限元方法对多孔质气体轴承的承载能力进行了分析,并进行了网格无关性分析,确定了计算模型的规模.对供气压力和渗透率等主要参数的影响规律进行了分析,分析结果显示选定的工作参数可在20μm气膜厚度下实现2 kN的承载.完成了气磁混合悬吊单元的结构设计,并试制了3台样机.针对气浮轴承进行了多孔材料渗透率测试.针对气磁混合悬吊单元,考虑到测试的安全性,设计了倒扣拉力法试验装置进行了气磁混合悬吊单元承载能力测试.针对气磁混合单元的极限承载能力和承载-位移特性进行了测试.基于恒定磁吸力及非线性磁吸力假设,将气磁混合单元的承载-位移特性转化为气体轴承的承载-位移特性,并与气体轴承承载能力的理论分析结果进行了比较.试验结果显示:试制的3台样机其最大极限承载能力均在2.4 kN以上,在安全系数3的条件下,可以承载80 kg的重物悬挂;磁吸力设计过程中应当使用非线性假设进行计算校核,得出的气膜承载能力与理论分析能够较好地吻合. 展开更多
关键词 微低重力试验 气磁混合 多孔质气体轴承 悬吊法 有限元法
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