螺旋槽动压径向气体轴承承载特性研究

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作者 王洪涛 董志强 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期65-72,共8页

为研究螺旋槽动压径向气体轴承承载特性,运用SolidWorks软件建立其物理模型。基于气体润滑基本方程Navier-Stokes方程,推导出可压缩非定常雷诺方程式。应用CFD技术和流体动力学Fluent软件对气体润滑基本方程Navier-Stokes方程直接求解,... 为研究螺旋槽动压径向气体轴承承载特性,运用SolidWorks软件建立其物理模型。基于气体润滑基本方程Navier-Stokes方程,推导出可压缩非定常雷诺方程式。应用CFD技术和流体动力学Fluent软件对气体润滑基本方程Navier-Stokes方程直接求解,得到轴承在不同转速条件下的压力分布,以及轴承承载能力随螺旋槽动压径向轴承结构参数和运行参数的变化规律。结果表明;螺旋槽气体动压轴承在偏心方向气膜厚度最小,压力相对其他区域较大,随着转速的提高,轴承的动压效应更加显著,使得最大压力值逐渐增大;随着槽长、槽深比、槽数等结构参数的增加,以及偏心率、转速等运行参数的增加,轴承承载能力增大;而随着半径间隙的增大承载力减小。研究结果为螺旋槽动压径向气体轴承的设计及优化提供理论依据。 展开更多

关键词 螺旋槽动压径向气体轴承 承载力 螺旋槽 气体润滑

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不同雷诺数下螺旋槽径向气体轴承承载特性分析

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作者 张鑫 殷玉枫 唐杰 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期91-97,共7页

为研究螺旋槽径向气体轴承在不同雷诺数下承载力的变化规律,建立基于Ng-Pan理论修正的气体轴承润滑模型,利用有限差分法求解该模型,得到不同雷诺数下轴承的承载特性,分析轴承几何参数和槽型参数的变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽... 为研究螺旋槽径向气体轴承在不同雷诺数下承载力的变化规律,建立基于Ng-Pan理论修正的气体轴承润滑模型,利用有限差分法求解该模型,得到不同雷诺数下轴承的承载特性,分析轴承几何参数和槽型参数的变化对承载力的影响。结果表明:螺旋槽径向气体轴承在非层流润滑状态下承载力大于层流润滑状态下的承载力;轴承几何参数对承载特性影响显著,其中随偏心率增大承载力呈发散式增大,且非层流状态下承载力与层流状态下承载力差距加大,随长径比增大承载力呈收敛式增加;轴承槽型参数中槽宽比、槽深比对承载特性有明显影响,随槽宽比、槽深比增加轴承承载力增加,而槽数对轴承承载力的影响并不显著,螺旋角对非层流状态下轴承承载力影响较大;轴承进口压力对承载性能有明显影响,随进口压力增大,承载力在层流状态下增加,在非层流状态下波动较大。 展开更多

关键词 螺旋槽径向气体轴承 Ng-Pan理论 承载特性 雷诺数 层流润滑状态

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基于SA-CFPSO算法的螺旋槽径向气体轴承槽型参数优化

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作者 唐杰 殷玉枫 张鑫 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期169-175,共7页

螺旋槽径向气体轴承的性能与槽型参数密切相关,最佳槽型参数的理论数据集对于轴承的研发设计极其重要。为获得承载力最大和多目标性能最佳的槽型参数理论数据集,通过数值计算得到轴承承载力的数值解,并以承载力为目标函数,建立气体轴承... 螺旋槽径向气体轴承的性能与槽型参数密切相关,最佳槽型参数的理论数据集对于轴承的研发设计极其重要。为获得承载力最大和多目标性能最佳的槽型参数理论数据集,通过数值计算得到轴承承载力的数值解,并以承载力为目标函数,建立气体轴承的最大承载力优化模型,利用混合模拟退火和带压缩因子的粒子群算法(SA-CFPSO)求解优化模型,得到轴承在不同长径比和偏心率下的最佳槽型参数。通过与文献试验和理论数据对比,验证了该数值方法和SA-CFPSO算法寻优的准确度和效率。优化结果表明:轴承的最佳槽长比和槽宽比小于0.5,最佳槽深比在2.7左右,最佳螺旋角在0.45~1 rad之间。在压缩数较小时,相较于普通圆柱轴承,表面开槽对于轴承承载力的影响并不明显,当轴承的长径比或偏心率增大时,最佳槽型参数的数值变化较为明显。 展开更多

关键词 螺旋槽径向气体轴承 最大承载力 模拟退火 带压缩因子的粒子群算法

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螺旋槽小孔节流动静压气体轴承稳态承载力分析 被引量：2

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作者 刘通 董志强 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期79-85,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 动静压气体轴承 螺旋槽小孔节流 承载力 结构参数 气膜厚度

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平面螺旋槽动压止推气体轴承的设计 被引量：15

5

作者 侯予 陈纯正 王秉琛 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期2-4,共3页

本文简要回顾了平面螺旋槽动压止推气体轴承理论设计的发展,对平面螺旋槽动压止推气体轴承的稳态特性进行了有限元数值求解,与经典设计选用数据对比进行了综合分析,提出了该形式轴承的设计准则。

关键词 气体止推轴承 螺旋槽止推轴承 设计准则 气体轴承

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人字槽径向气体动压润滑轴承特性分析 被引量：9

6

作者 董玛莉 李松生 +1 位作者 鲁豫鑫 邵娟 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期74-78,82,共6页

建立人字槽径向气体动压润滑轴承的数学模型,采用局部积分有限差分法在不连续求解域内推导出气体润滑Reynolds方程的差分形式,通过求解获得轴承间隙内的气膜厚度、气膜压力、轴承承载力等状态特性,并分析径向间隙、螺旋角、槽深比、槽... 建立人字槽径向气体动压润滑轴承的数学模型,采用局部积分有限差分法在不连续求解域内推导出气体润滑Reynolds方程的差分形式,通过求解获得轴承间隙内的气膜厚度、气膜压力、轴承承载力等状态特性,并分析径向间隙、螺旋角、槽深比、槽宽比和槽数等轴承几何结构参数以及转速等工况条件变化对轴承承载能力的影响规律。结果表明:人字槽轴承的压力在圆周方向呈锯齿形分布,人字形压力带环抱在轴颈上,使轴承在各个方向上均能承载,从而提高了轴承的抗振性和平稳性;增大偏心率,减小气膜间隙,增大螺旋角,减小槽深,增加槽宽比,适当增加槽数,均可提高轴承承载力;人字槽结构能够更好地实现气体动压润滑轴承动压效应,提高了轴承的承载能力和稳定性能。 展开更多

关键词 人字槽轴承 动压润滑 气体润滑 承载能力

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圆锥形螺旋槽气体动压轴承的数值分析 被引量：11

7

作者 卢志伟 刘波 张君安 《轴承》 北大核心 2008年第8期28-32,共5页

运用有限差分法对圆锥形螺旋槽气体动压轴承的静特性进行了数值计算,并对计算结果进行了分析。结果表明:螺旋槽能很好地实现气体轴承动压效应,螺旋槽的螺旋角、槽数、槽深比和槽宽比等对轴承的承载量都有不同程度的影响。

关键词 气体动压轴承 螺旋槽 有限差分

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螺旋槽动压气体轴承的多目标优化设计 被引量：8

8

作者 贾晨辉 杨伟 邱明 《机床与液压》 北大核心 2014年第15期63-67,共5页

以锥面螺旋槽动压气体轴承为研究对象,建立气体轴承润滑分析数学模型,求解轴承的承载力和动特性系数。建立气体轴承的承载力、刚度与稳定性的优化数学模型,采用加权极小极大优化方法对优化数学模型进行求解,得到轴承的优化结构参数。结... 以锥面螺旋槽动压气体轴承为研究对象,建立气体轴承润滑分析数学模型,求解轴承的承载力和动特性系数。建立气体轴承的承载力、刚度与稳定性的优化数学模型,采用加权极小极大优化方法对优化数学模型进行求解,得到轴承的优化结构参数。结果表明:采用加权极小极大优化方法求解轴承的结构参数,不仅可以有效地解决各目标函数分量之间相互矛盾的问题,而且使其综合性能进一步提高;权系数的选择影响轴承的综合性能,合理地选择权系数,能够提高轴承的综合性能。 展开更多

关键词 动压气体轴承 锥面螺旋槽 参数优化 极小极大方法

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球面螺旋槽气体动压轴承静态特性分析 被引量：4

9

作者 贾晨辉 杜彩凤 邱明 《液压与气动》 北大核心 2015年第10期52-55,60,共5页

以球面螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立了球面螺旋槽气体动压轴承的润滑分析数学模型,基于CFD技术,采用流体动力学Fluent软件,对球面螺旋槽气体动压轴承的三维气膜压力场进行分析,揭示不同转速下,轴承槽宽比、槽深比、螺旋角、气膜... 以球面螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立了球面螺旋槽气体动压轴承的润滑分析数学模型,基于CFD技术,采用流体动力学Fluent软件,对球面螺旋槽气体动压轴承的三维气膜压力场进行分析,揭示不同转速下,轴承槽宽比、槽深比、螺旋角、气膜间隙对稳态轴承气膜压力以及承载能力的影响规律,并在此基础上,对轴承的结构参数进行了优化。结果表明,应用Fluent软件进行数值分析可以精确地模拟区域内气膜的复杂流场特性,并且转速越高,气体轴承内部的动压效应就越明显,因此合理地选择轴承结构参数和运行参数有助于改善润滑性能,提高轴承的稳态承载特性。 展开更多

关键词 气体动压轴承 球面螺旋槽 FLUENT 数值分析 承载特性

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螺旋槽气体轴承窄槽理论方程的扰动系数修正及润滑特性分析

10

作者 唐杰 殷玉枫 +2 位作者 张鑫 王嘉誉 袁月茹 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期41-51,共11页

为了提高螺旋槽径向气体轴承理论性能预测的准确性,推导并建立关于轴承的窄槽理论润滑方程,在利用扰动法分析轴承润滑特性时,对原有窄槽理论方程中槽型相关系数的扰动系数进行修正,建立窄槽理论-扰动模型,数值求解得到轴承的静动态特性... 为了提高螺旋槽径向气体轴承理论性能预测的准确性,推导并建立关于轴承的窄槽理论润滑方程,在利用扰动法分析轴承润滑特性时,对原有窄槽理论方程中槽型相关系数的扰动系数进行修正,建立窄槽理论-扰动模型,数值求解得到轴承的静动态特性参数,并将扰动系数修正前后得到的轴承特性参数与实验数据进行对比。结果表明:利用扰动法与窄槽理论相结合分析螺旋槽气体轴承的润滑特性时,模型修正前后对于承载力影响较小,对于动态特性参数的影响较大;涡动偏心率对轴承静态承载力影响很小,对动态特性参数有显著影响,因而在利用修正模型进行轴承特性参数计算时,涡动偏心率取值建议小于0.1。模型修正后,动态特性参数计算结果更加贴近实际测量值,提高了窄槽理论-扰动模型求解轴承润滑特性的准确性。 展开更多

关键词 螺旋槽径向气体轴承 润滑特性 窄槽理论 扰动模型 扰动系数

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径向螺旋槽空气轴承起飞速度与承载能力试验研究

11

作者 韩原臻 殷玉枫 王嘉誉 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期160-165,共6页

起飞转速是空气轴承的重要性能指标。以螺旋槽空气轴承为研究对象,运用摄动法求解等温可压缩条件下螺旋槽气体润滑轴承压力分布的微分方程,得到空气轴承压力分布及承载力等特性;以最大承载力为目标,计算螺旋槽空气轴承的结构参数,并对... 起飞转速是空气轴承的重要性能指标。以螺旋槽空气轴承为研究对象,运用摄动法求解等温可压缩条件下螺旋槽气体润滑轴承压力分布的微分方程,得到空气轴承压力分布及承载力等特性;以最大承载力为目标,计算螺旋槽空气轴承的结构参数,并对设计的空气轴承进行试验,探究其不同载荷下的起飞速度。试验结果表明:空载状态下,转速约为1 200 r/min时空气轴承的转子与轴承套脱离接触,达到起飞速度;螺旋槽空气轴承的起飞速度与起飞转矩均随着的载荷的增加而逐渐升高,随着转速的升高,轴承的承载能力也越来越大。研究表明所设计的螺旋槽空气轴承具有良好的性能,为后续螺旋槽轴承设计优化及实际应用提供了理论与实践基础。 展开更多

关键词 螺旋槽 空气轴承 起飞速度 承载力 气体润滑

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曲面微槽在螺旋槽动压径向空气轴承中应用的数值研究

12

作者 董志强 王洪涛 《中国工程机械学报》 北大核心 2022年第6期488-492,共5页

目前对于螺旋槽轴承的轴承参数及其稳定性、承载力的数值关联研究较多,以此为设计提供数据支持。由于螺旋槽轴承的应用范围越来越宽泛,需要考虑的因素就越来越多。随着多轴精雕机床加工微曲面的能力增强,使曲面曲边微槽代替传统的直面... 目前对于螺旋槽轴承的轴承参数及其稳定性、承载力的数值关联研究较多,以此为设计提供数据支持。由于螺旋槽轴承的应用范围越来越宽泛,需要考虑的因素就越来越多。随着多轴精雕机床加工微曲面的能力增强,使曲面曲边微槽代替传统的直面直边微槽成为可能。本文设计了一种新型曲面槽结构,应用计算流体动力学(CFD)技术对改进前后的微槽型结构进行了对比,证明了新型的槽型结构更有利于提高螺旋槽轴承的承载力和稳定性。本研究结果可为改进螺旋槽空气轴承的设计提供参考。 展开更多

关键词 螺旋槽径向空气轴承 曲面微槽 承载力 轴承设计

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一种分析气体螺旋槽径向轴承的新方法 被引量：3

13

作者 揭晓平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第3期112-117,共6页

论述了一种用非正交坐标系中的流场控制方程分析求解气体螺旋槽径向轴承的新方法,这一方法使得螺旋槽径向轴承的计算和普通滑动轴承的计算一样准确方便。文中还用这种方法计算分析了气体螺旋槽径向轴承的静态性能,获得了一些有益的结论。

关键词 轴承 气体螺旋槽 润滑

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箔片式动压径向气体轴承的发展 被引量：17

14

作者 侯予 熊联友 +2 位作者 王瑾 刘井龙 陈纯正 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期2-4,8,共4页

本文简要回顾了气体轴承和箔片式动压径向气体轴承的历史及国内、外目前的研究状况。详细介绍了箔片式动压径向气体轴承的起源、结构形式、应用范围和理论、实验及应用研究的发展，并提出了一种新型结构形式的弹性支承箔片动压径向气体... 本文简要回顾了气体轴承和箔片式动压径向气体轴承的历史及国内、外目前的研究状况。详细介绍了箔片式动压径向气体轴承的起源、结构形式、应用范围和理论、实验及应用研究的发展，并提出了一种新型结构形式的弹性支承箔片动压径向气体轴承。 展开更多

关键词 动压气体轴承 箔片轴承 径向气体轴承 结构形式 弹性支承

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锥面螺旋槽气体轴承静特性分析 被引量：12

15

作者 贾晨辉 杨伟 邱明 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期14-17,22,共5页

以螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立螺旋槽气体动压轴承润滑分析的数学模型;通过几何变换简化模型,采用有限差分法对Reynolds方程进行求解,计算轴承间隙内的三维压力分布,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... 以螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立螺旋槽气体动压轴承润滑分析的数学模型;通过几何变换简化模型,采用有限差分法对Reynolds方程进行求解,计算轴承间隙内的三维压力分布,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、轴承承载能力的影响规律,结果表明,为使动压轴承得到良好的静态特性,必须合理选择轴承结构设计参数。 展开更多

关键词 气体动压轴承 锥面螺旋槽 REYNOLDS方程 静特性

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平面螺旋槽气体止推轴承的研究 被引量：11

16

作者 杨梦辰 张瑞乾 +2 位作者 孔凌嘉 李翔 毛谦德 《机械设计》 CSCD 北大核心 1998年第2期9-11,共3页

本文介绍了平面螺旋槽气膜润滑特性的计算方法，分析了不同参数对平面螺旋槽气体止推轴承承载能力的影响，实验结果证明了理论计算的正确性。

关键词 平面螺旋槽 气体止推轴承 有限元 轴承

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不同设计参数下螺旋槽径向液体润滑轴承油膜稳定性的比较计算 被引量：16

17

作者 吴建康 马向能 黄玉盈 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第1期56-60,共5页

采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解油膜压力的雷诺方程和扰动压力的摄动方程，并分析了螺旋槽径向液体润滑轴承油膜的动态性能．采用逐步修正的迭代法实现正压力区和油膜破裂区交界处的雷诺边界条件．在不同参数下比较了螺旋槽轴承油膜... 采用Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解油膜压力的雷诺方程和扰动压力的摄动方程，并分析了螺旋槽径向液体润滑轴承油膜的动态性能．采用逐步修正的迭代法实现正压力区和油膜破裂区交界处的雷诺边界条件．在不同参数下比较了螺旋槽轴承油膜不产生涡动的转轴临界质量Ｍｃ，并进行了参数的比较计算．发现合理地选择参数可以得到良好的油膜稳定性。 展开更多

关键词 螺旋槽径向轴承 油膜稳定性 滑动轴承 润滑

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球面螺旋槽动静压气体轴承稳态承载性能分析 被引量：7

18

作者 贾晨辉 王振清 +1 位作者 邱明 孟肖 《液压与气动》 北大核心 2016年第9期10-15,共6页

建立了球面螺旋槽气体动静压轴承的微气膜有限元模型,应用CFD技术和流体动力学Fluent软件,研究了球面螺旋槽气体动静压轴承在稳态下的承载特性,得到了轴承在不同转速下的压力分布云图,进而揭示了在不同运行参数和结构参数下,轴承承载力... 建立了球面螺旋槽气体动静压轴承的微气膜有限元模型,应用CFD技术和流体动力学Fluent软件,研究了球面螺旋槽气体动静压轴承在稳态下的承载特性,得到了轴承在不同转速下的压力分布云图,进而揭示了在不同运行参数和结构参数下,轴承承载力及动静压耦合效应的变化规律。结果表明,选择合适的结构参数和运行参数,如槽宽比、槽深比、螺旋角、槽数、转速等,有助于提高轴承的承载性能。 展开更多

关键词 球面螺旋槽气体动静压轴承 Fluent 压力云图 承载性能

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螺旋槽气体轴承动态特性及失稳分析 被引量：5

19

作者 贾晨辉 贠永胜 +3 位作者 邱明 马文锁 高靖 张海江 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期56-63,共8页

针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,以球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立润滑分析数学模型;采用有限差分法与导数积分法进行求解,得到动态扰动压力分布及动态特性系数,并研究切向供气条件下螺旋槽参数、径向偏... 针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,以球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立润滑分析数学模型;采用有限差分法与导数积分法进行求解,得到动态扰动压力分布及动态特性系数,并研究切向供气条件下螺旋槽参数、径向偏心率、供气压力、转速对气膜刚度阻尼系数的影响规律;建立线性稳定性计算模型,预测气膜涡动失稳转速,分析运行参数对失稳转速的影响。结果表明:气膜阻尼是一种抑制涡动的因素,气膜的稳定性取决于气膜刚度与阻尼的协同作用;气膜刚度阻尼随着槽宽比、槽深比、螺旋角的增大,整体上呈先增大后减小的趋势;刚度随转速的升高而增大,阻尼则随转速的升高而减小;径向偏心率和供气压力越大,气膜刚度和阻尼越大;在一定范围内,提高供气压力、增大径向偏心率能够提高系统失稳转速;合理地选取轴承结构参数和运行参数,能够优化轴承动态特性,保证气体轴承较高的运行稳定性。 展开更多

关键词 螺旋槽气体轴承 数学模型 动态刚度 阻尼系数 失稳转速

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球面螺旋槽动静压气体轴承稳态承载力分析 被引量：9

20

作者 贾晨辉 庞焕杰 邱明 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期26-30,共5页

建立半球螺旋槽气体动静压轴承润滑分析数学模型;通过建立广义坐标系并进行保角变换简化数学模型,利用广义斜坐标变换划分求解域球面网格,提高数值计算精度;采用有限差分法对控制方程离散,建立控制方程的差分表达式,并采用VC++6.0编程... 建立半球螺旋槽气体动静压轴承润滑分析数学模型;通过建立广义坐标系并进行保角变换简化数学模型,利用广义斜坐标变换划分求解域球面网格,提高数值计算精度;采用有限差分法对控制方程离散,建立控制方程的差分表达式,并采用VC++6.0编程计算三维微气膜稳态气膜厚度和压力分布;通过对微气膜周向和径向压力积分,求得轴承稳态的承载能力;研究动压和静压的耦合效应,分析螺旋槽结构参数、节流孔的数量对轴承承载力的影响规律。结果表明:随着小孔个数的增加,静压效应显著增加,轴承的承载力明显增加;随着螺旋角、槽深比、槽宽比的增大,轴承的承载力均先增大后减小,表明通过轴承优化设计参数可改善气体的润滑特性,提高承载力。 展开更多

关键词 气体轴承 小孔节流 螺旋槽 承载力

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