基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析

基于CFD的球面动静压气体轴承稳态性能及动态特性分析

论文摘要

基于CFD建立球面螺旋槽动静压气体轴承气膜的有限元模型,数值计算气膜网格点上的压力分布,模拟气膜瞬态流场中复杂的气体流动,得到气膜的压力分布、承载力以及动态特性系数。结果表明:增加供气压力可以有效地增强静压效应,减小气膜厚度和增加转速有助于增强动压效应,动静压效应耦合可以提高轴承承载性能,偏心率为0.4~0.5,平均气膜厚度为8~12μm,供气压力为0.5~0.6 MPa时,产生的动静压耦合效应明显,从而可增加气膜的承载性能和轴承高速运行的稳定性;轴承刚度系数随着气膜厚度的增大呈先增加后减小的趋势,随着偏心率的增加而增加;轴承阻尼系数随着气膜厚度和偏心率的增加变化较为复杂,但整体上呈增大的趋势,因此,合理地选取气膜厚度和偏心率能够提高轴承承载性能,改善其动态特性,提高球面动静压气体轴承运行稳定性。

论文目录

  • 1 气体轴承的有限元模型
  •   1.1 轴承气膜三维模型
  •   1.2 控制方程
  •     (1) 质量守恒方程
  •     (2) 动量守恒方程
  •   1.3 有限元网格模型
  • 2 流场数值计算
  •   2.1 FLUENT计算模型与模型假设
  •     2.2.1 流场Realizable k-ε模型
  •     2.1.2 气体轴承气膜的计算模型假设
  •     2.1.3 边界条件的确定
  •   2.2 稳态求解计算
  •   2.3 动态求解计算
  • 3 动静压耦合效应与承载性能分析
  •   3.1 轴承气膜压力分布与动静压耦合效应
  •     3.1.1 供气压力0.6 MPa时的气膜压力分布
  •     3.1.2 供气压力0.1 MPa时的气膜压力分布
  •     3.1.3 供气压力0.3 MPa时的气膜压力分布
  •   3.2 运行参数对稳态承载力的影响分析
  •     3.2.1 气膜厚度对承载力的影响
  •     3.2.2 偏心率对承载力的影响
  •     3.2.3 供气压力对承载力的影响
  • 4 动态特性分析
  •   4.1 气膜厚度对动态特性系数的影响
  •   4.2 偏心率对动态特性系数的影响分析
  • 5 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 贾晨辉,崔志武,邱明,马文锁,高靖,张海江

    关键词: 动静压气体轴承,气膜压力,动静压耦合效应,承载性能,动态特性

    来源: 润滑与密封 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑

    专业: 机械工业

    单位: 河南科技大学机电工程学院,机械装备河南省协同创新中心

    基金: 国家自然科学基金项目(51475142),河南省教育厅科技攻关项目(13A460251),河南省高校科技创新团队支持计划(13IRTSTHN025)

    分类号: TH133.3

    页码: 47-54

    总页数: 8

    文件大小: 1672K

    下载量: 92

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