【摘 要】
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动静压气体轴承作为气体轴承的一个重要分支,具有摩擦小、速度高、发热低、高精度等突出特点,近年来被广泛应用于精密和超精密机床以及超高速运动装备中的重要支撑部件。本文
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动静压气体轴承作为气体轴承的一个重要分支,具有摩擦小、速度高、发热低、高精度等突出特点,近年来被广泛应用于精密和超精密机床以及超高速运动装备中的重要支撑部件。本文提出一种微槽孔节流动静压气体轴承,它集成了静压气体轴承和动压气体轴承的主要特点,将经典小孔节流方式的节流效应和人字槽产生的动压效应相互结合,形成一种新型的高性能动静压轴承。该研究对气体轴承技术在高端数控装备中的应用,形成高性能动静压气体轴承主轴系统功能部件具有重要的理论和实际意义。分析微槽孔节流动静压气体轴承的工作原理,针对提出的微槽孔节流动静压气体轴承的主要结构进行设计与研究,包括节流器结构设计和动压槽结构设计,基于气体轴承润滑理论,推导动静压气体轴承雷诺方程,为微槽孔节流动静压气体轴承后续研究提供基础理论。利用Solidworks对动静压气体轴承进行三维建模,并对相关结构参数进行分析,利用Gambit软件对微槽孔节流动静压气体轴承气膜进行模型建立和网格划分,对动静压气体轴承结构进行离散化,以获得轴承气膜有限元分析计算模型,建立动静压气体轴承承载力的理论模型,分别对动静压气体轴承静压承载能力进行小孔节流的节流效应、静压承载力的有限元理论分析以及对人字槽动静压气体轴承的动压承载力进行理论分析,为微槽孔节流动静压气体轴承承载特性和气膜流场特性研究提供理论依据和分析模型。采用Fluent软件对动静压气体轴承流场特性、动压效应、承载能力进行分析,获得供气压力、气膜厚度和转速对微槽孔节流动静压气体轴承节流效应、动压效应、流场特性和承载特性的影响规律。根据仿真结果分析,确定供气压力、气膜厚度和转速的合理参数值,分析动静压气体轴承承载特性与人字槽主要参数(人字槽的槽宽比、槽长比、槽深比和个数)的影响关系,分别对不同结构参数的微槽孔节流动静压气体轴承气膜流场进行模拟仿真,获得人字槽相关参数对承载性能的影响,为设计和研究高速,高承载性能的微槽孔节流动静压气体轴承提供参考依据。
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