大負載球形氣浮軸承設計及流場特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、球形氣體靜壓軸承具有摩擦極小、精度高、無污染、壽命長等一般氣體靜壓軸承的優(yōu)點,且能提供三個方向上的支撐或自由度,因此廣泛應用于氣浮平臺、精密主軸、陀螺儀及特殊應用場合。本文對一大型調姿平臺所用的大負載球形氣浮軸承進行設計并對其流場靜態(tài)特性進行數(shù)值模擬研究。
　　本文首先比較了不同節(jié)流方式的特點,選擇了合適的氣體軸承的結構形式,然后根據工程設計方法,利用MATLAB自行編制了程序,初步選擇了合適的結構參數(shù),計算了氣浮軸承的節(jié)流壓力比

2、、壓力分布以及不同起浮量下的承載能力、靜態(tài)剛度、質量流量等參數(shù)。
　　根據工程設計方法得到的結構參數(shù),建立了大負載球形氣浮軸承氣膜的幾何模型,利用GAMBIT劃分出網格并確定合適的邊界條件。采用FLUENT軟件對氣膜內的流場進行數(shù)值模擬,將所得結果與工程計算結果對比證明數(shù)值模擬計算模型的正確性。
　　分別研究各個參數(shù)(球半徑、節(jié)流孔直徑、節(jié)流孔數(shù)目、外包角、內包角、節(jié)流孔分布錐角、氣室直徑、氣室深度、供氣壓力)變化對氣浮軸承

3、的承載能力、質量流量、靜態(tài)剛度等靜態(tài)特性的影響規(guī)律,并進行參數(shù)的優(yōu)選,得出球形氣浮軸承的最佳參數(shù)組合并選擇合適的靜態(tài)工作氣膜厚度。
　　對設計出的大負載球形氣浮軸承工作時的流場靜態(tài)特性進行數(shù)值模擬研究,分析了不同工作氣膜厚度(起浮量e=11um、16um、21um、26um、)下氣膜內流場的壓力分布特性、速度分布特性及密度分布特性,證明了本文氣浮軸承設計的正確性。
　　本文設計的氣浮軸承能滿足大承載力(5.8t)和靜態(tài)剛度的