具有可变均压槽的气体静压推力轴承性能研究-摩擦学学报.PDF

第 29 卷 　第 4 期 摩 擦 学 学 报 Vol. 29　No. 4 2009 年 7 月 Tribo logy Ju ly, 2009 具有可变均压槽的气体静压推力轴承性能研究 张君安 , 张文豪 , 廖 　波 , 刘 　波 (西安工业大学 机电工程学院 ,陕西 西安 　710032) 摘 　要 : 具有可变均压槽的气体静压推力轴承 ,是作者提出的一种新结构轴承. 本文建立了这种新结构轴承的性能 计算方法 ,用有限差分法耦合求解气体静压推力轴承的雷诺方程和弹性薄片的变形控制方程 ,得到轴承的各项性能 参数 ,并通过试验加以对比验证 ,计算结果与试验具有较好的一致性. 结果表明该新型气体静压推力轴承的设计方 案能够提高轴承的刚度. 关键词 : 空气静压轴承 ;弹性均压槽 ;刚度 ;有限差分法 ;气 - 固耦合 中图分类号 : TH 112 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 - 0595 (2009) 04 - 0329 - 06 　　传统的气体静压轴承都采用小孔 、狭缝等节流阻 的自然状态下 ,轴承的承载面上的弹性变形部分就出 抗固定的节流器 ,其承载能力和刚度的提高非常有 现了凹下去的初始均压槽. 槽宽与轴承内的环形气腔 限. 为使气体静压轴承的刚度提高有新突破 ,根据气 宽度一致 ,槽深与 P1 的大小及位置有关. 设计上希望 膜间隙变化或相应的压力分布变化改变均压槽的表 轴承的载荷 w 和气膜厚度 h 的特性 w ( h) 的曲线越接 ( ) ( ) 面积 ,对轴承刚度进行反馈控制 ,是实现高刚度甚至 近垂线越好 , 即希望 dsw h / d h 趋于无穷大. 轴承 无穷静刚度的一条有效途径 [ 1 - 4 ] ,也是目前气体静压 工作时轴承内的环形气腔压力与进气孔相同,压力为 轴承研究的一个热点和难点. 近十几年来国内外开展 P . 在载荷逐渐增大的过程中,环形弹性薄板所承受 s 了不少这方面的研究[ 5 ] ,但是 ,在高刚度气体静压轴 的分布载荷使均压槽进一步内凹 ,均压槽的截面积迅 承的应用方面的进展并不明显. 在承载面采用弹性薄 速增加 ,轴承的承载能力随均压槽截面积的变化提 板实现可变截面均压槽的推力轴承是一种很有应用 高;反之 ,随着载荷逐步减小 ,均压槽消失、甚至外凸, 前景的新型高刚度推力轴承 [ 6 - 7 ] . 本文对这种空气静 承载能力明显下降. 这种结构的优点是固定均压槽与 压轴承的弹性均压槽的力学性能进行了数值分析和 可变截面面积的均压槽配合工作 ,弹性薄板均压槽工 测试. 结果证明这种方法是可行和正确的. 作时压力变化均匀 ,即均压槽截面积一致性好 ,轴承 刚度提高. 1　新结构空气静压推力轴承的结构及工作 原理 2　控制方程 　　其结构如图 1所示. 在推力轴承的承载面上设计 2. 1　弹性薄板变形控制方程