【摘要】： 氣體靜壓軸承由于回轉(zhuǎn)精度高、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、摩擦小、使用壽命長等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域的超精密機(jī)械、精密量儀和慣性測試設(shè)備上。由于多孔質(zhì)材料的特殊性,可以提供成千上萬的微孔作為軸承節(jié)流器,因而多孔質(zhì)氣體靜壓軸承具有很高的承載能力和靜態(tài)剛度。本文以研制開發(fā)適用于氣體潤滑的多孔質(zhì)靜壓軸承為目的,在理論分析和材料實驗的基礎(chǔ)上,建立了多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的承載能力、靜態(tài)剛度及質(zhì)量流量的數(shù)學(xué)模型和理論計算公式,并利用粉末冶金工藝制備適于多孔質(zhì)軸承的多孔青銅材料。論文取得了如下研究成果: 基于粘性不可壓縮流體的Reynold方程和流體在多孔質(zhì)內(nèi)部流動的Darcy定律,系統(tǒng)地論述了多孔質(zhì)氣體潤滑軸承不同區(qū)域的流動特性,提出了流體在多孔質(zhì)內(nèi)部和氣膜間隙的壓力分布方程,并得到這兩個流動區(qū)域的壓力分布方程是相互耦合的這一重要結(jié)論。 闡明渦動失穩(wěn)是影響多孔質(zhì)軸承動態(tài)穩(wěn)定性的主要因素,利用線性擾動法對多孔質(zhì)靜壓軸承中氣體潤滑的連續(xù)方程求解,得到動態(tài)下軸承穩(wěn)定的臨界質(zhì)量,并以此為穩(wěn)定性判據(jù),為多孔質(zhì)軸承設(shè)計提供了參數(shù)的優(yōu)化范圍。在此基礎(chǔ)上,提出了一種新的利用不同滲透率的雙層多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)提高軸承的動態(tài)穩(wěn)定性的方法,并通過理論分析證實了這一方法的可行性。 分別采用解析法和數(shù)值法研究多孔質(zhì)氣體靜壓軸承的壓力場分布,研究結(jié)果表明后者在求解效率和計算精度方面要遠(yuǎn)優(yōu)于前者,利用FLUENT軟件對止推軸承和徑向軸承的壓力分布情況進(jìn)行的仿真研究,進(jìn)一步證實這一結(jié)論。 利用粉末冶金方法制備多孔青銅軸承材料,建立了測試多孔質(zhì)材料滲透率的測試裝置,給出通過實驗數(shù)據(jù),經(jīng)最小二乘法擬合曲線得到多孔質(zhì)材料粘性滲透系數(shù)的方法,進(jìn)而得出多孔材料的粘性滲透系數(shù)與孔隙度的關(guān)系。 上述研究成果為多孔質(zhì)材料在氣體潤滑領(lǐng)域的應(yīng)用提供了堅實的理論依據(jù),同時多孔質(zhì)青銅的實驗研究對開發(fā)其他同類多孔質(zhì)潤滑材料具有重要的參考價值。
【圖文】：

多孔質(zhì)節(jié)流與小孔節(jié)流軸承剛度的比較

3圖 1-2 多孔質(zhì)材料潤滑技術(shù)在機(jī)床應(yīng)用的模擬示意圖基于以上對高性能軸承的應(yīng)用需求，利用新型疏松多孔介質(zhì)作為軸承材料達(dá)到上述目的的有效途徑[28]。由于多孔質(zhì)材料表面均勻分布著成千上萬的，，如圖 1-3 所示，利用這種材料作為氣體靜壓軸承表面，這樣就會在軸承表
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH133.36

【引證文獻(xiàn)】

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2 張孝元;局部多孔質(zhì)靜壓氣體止推軸承的靜態(tài)特性分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];燕山大學(xué);2012年

本文編號：2612680