靜壓空氣軸承的動剛度和阻尼分析.pdf

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1、正石Nl《XX)一3762軸承2(X抖年第12期l一ar,o.3CN陣1一1148/THBeingZ(X抖N12叫產(chǎn)品設(shè)計與應(yīng)用卜靜壓空氣軸承的動剛度和阻尼分析邊,新孝李謀渭,(北京科技大學(xué)機械工程學(xué)院北京l儀”83,,:摘要應(yīng)用修正后的雷諾方程介紹了一種求靜壓空氣軸承的動剛度和阻尼的方法并采用數(shù)值計算的方法分析。了靜壓空氣軸承的動剛度和阻尼關(guān)鍵詞:空氣軸承;剛度;阻;尼有限元法中圖分類號:13.35;ns文獻(xiàn):lO漢】一3762(-《XX)1一THrB標(biāo)識碼:A文章編號2(X抖)1203Analysison及

2、陽a而c又gl山tyandD別mLPofE滋e川目P全烈粥扭七edAlrBear噸ing,n一一B扒N兀石aoHMouwei時n,vevs,,(阮壇泊1ofMeChti以凡曹ering硯巧噸冤andTeChrd卿Uniity硯巧噸1(XX)83China~ct:sil唱n加’s,mevecripAh力舊Udi五edRe”佃閉助呷tionthethedto刻d卯助‘gidityand山叨pingofthe~Un翻應(yīng)n,Cn.15。目』ationth儀lh犯Pt記to助目dyll甲1‘cri山記山叨pi悅‘nggi

3、ve明d祖脫hasado卿gidity咫ofthe比面昭K盯,.八如:~山山叨pi飛;teelentth記air統(tǒng)面嗯州鄉(xiāng)爾儷毗脫,s一‘山渦(擾)動(或攝振)頻率符號說明—K,氣體常數(shù)B阻尼系數(shù)N.s/腳—,—,Pa大氣壓MPaK剛度系數(shù)N/腳—,。—一,。二L軸承寬度cmp無因次大氣壓pPa/幾一—,R。m下標(biāo)。軸承半徑穩(wěn)態(tài)值—,—hm平均氣膜厚度腳為了分析動壓和動靜壓氣體軸承高速穩(wěn)定性,—,和臨界轉(zhuǎn)速E偏心量腳求剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的方法很‘一,、,,—,多〔5]不同的流體不同的潤滑形式求法不同A偏心量的振

4、幅腳,,!—。二E/偏心量率呱隨著計算機技術(shù)的發(fā)展目前普遍采用攝動一,。h—無因次氣膜厚度法,」由于空氣靜壓軸承在轉(zhuǎn)速為零或低速時—,,尸氣膜壓力MPa不存在穩(wěn)定性問題所以空氣靜壓軸承的動態(tài)特—,。,砂Pi節(jié)流孔人口壓力性不被人們關(guān)注然而當(dāng)空氣靜壓軸承用于測乃一節(jié)流孔出口壓力,MPaMpa量儀器的關(guān)鍵部件時、如冶金行業(yè)中應(yīng)用的空氣,,—,p‘無因次節(jié)流孔出口壓力p己=凡/尸*軸承式板形儀為了分析其動態(tài)響應(yīng)必須先分析?！?二n其剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)p無因次氣膜壓力p尸/Pi:—時間1數(shù)學(xué)?！?·c型,動力粘度掩s/

5、擴.。.,p—0IM田a時空氣密度k歲c襯11修正的雷諾方程,,x:—,C把軸承氣膜展開為寬度方向為圓周方S節(jié)流面積濘,—,d—節(jié)流孔直徑。m向則空氣靜壓軸承在轉(zhuǎn)速為零或低速時的二維等溫修正的無因次層流雷諾方程[61為,,、,,,、、,,、,。2DZ_、收稿日期二2(X抖一05一能aJ己己J之a(chǎn)己’丁+’h+=久ph(、h)‘’‘.)(1)示x.半x產(chǎn)矛z、(’之廿z/)丫一‘一示(、獷~了:,,,,a己a己以al作者簡介邊新孝男講師博士研究生從事機械設(shè)計。。二‘二0幾和冶金設(shè)備的教學(xué)和教研工作在節(jié)流孔處氏1;

6、不在節(jié)流孔處占(軸承》..2以抖南12,,,為擠壓數(shù)‘=流量因子△h引起的氣膜壓力變化量為仰即援P=Po+(10)如n一生,Q氣衛(wèi)虧些清竺一(2)由于氣膜厚度和壓力變化流量因子Q也會ah氛P,、,,護,變化由于△h如很小有其中當(dāng)有限元計算區(qū)域包含整個節(jié)流孔在..n_n.、_.二二o+,=,_+,=,_產(chǎn)‘鯉‘I‘鯉‘I△h(該節(jié)流孔處1;當(dāng)有限元計算區(qū)域包含部分節(jié)Q丫一Q丫“尸=如p=p‘一~川贊如徹~計ah,、,流孔在該節(jié)流孔處產(chǎn)取該部分節(jié)流面積與整個由(2)(3)式可知節(jié)流孔流量因子Q與節(jié)。,。節(jié)流孔面積之

7、比節(jié)流孔質(zhì)量流量流孔壓力有關(guān)而與氣膜厚度無直接關(guān)系所以二.n。碗。,i,流量因子對h的偏導(dǎo)數(shù)為0因此(11)式變?yōu)閟P(3)=·=·。籍。仇,一、仰Q0*仰12豁()(K十‘)/(卜’)’左風(fēng)傘[令()J(尸“風(fēng))式中南a_。。_。K,d“‘一,J““,‘·‘”,‘>24華尹厄瓦l又{〔〕}(風(fēng)).~O二XU60廠i,/一XL、Pdo佑一六甲hPa言aK—一沙乳VI-·/(‘一1)_‘)、,一。,,刃一佑+,動尤li[2(l)去〕(13)擊pdo)」一X啥—S=7t;S=、,、,小孔式節(jié)流器尹/4環(huán)面節(jié)流器把(

8、9)(10)式代人(l)式由于△h卻很小兀。,dh略去高階小量很穩(wěn)態(tài)方程和瞬態(tài)方程.12擾動方程、。3·、。3。?！?)(卜。=設(shè),。最豁最贊0(14)軸承轉(zhuǎn)速很低或為零不考慮楔形效應(yīng)_,。{。,,。:。,,。:,應(yīng)用簡正模法給軸承一個垂直向下的擾動力a己(尹)a己(戶如).如.es-乙1只Inn二l十只,}nn一一寸二一一一一}r十=,,。,-一—一Z一“ZFFoe恤軸承只在垂直平面