高压圆盘气体轴承的参数设计及静特性研究

摘要

采用双对称收缩段供气的高压圆盘气体轴承设计了导引气流的双对称收缩段，使得间隙入口的气流保持相当好的平稳性，实现了轴承内部的稳定流动，理论上可以克服采用节流器结构的静压气体轴承供气压力低、承载力小等缺点。本文借鉴平行圆盘径向流动的边界层发展规律，通过对轴承边界层发展规律的分析，确定了适合高压圆盘气体轴承的速度分布律，并以此初步确定了轴承的主要结构参数，研究了轴承的静态特性。
　　本文的主要研究内容如下:
　　1.在简化的不可压缩条件下，通过柱坐标下的边界层动量积分式，考虑轴承的进口段效应，得到了轴承间隙内部边界层厚度的发展规律，之后的数值仿真结果验证了该方法的可行性;在此基础上确定了适于高压圆盘气体轴承的速度分布律。
　　2.利用CFD流场分析软件对高压圆盘气体轴承的内部流场进行数值模拟，通过对内部流场的分析初步确定了轴承主要结构参数的设计方法。
　　3.对于尺寸确定的高压圆盘气体轴承，利用CFD流场分析软件对轴承的内部流动进行分析，分析了高压圆盘气体轴承的压力分布、承载力以及质量流量特性。
　　结果表明，边界层对间隙内部气流流动的影响十分明显，采用文中方法能比较好的确定轴承的主要尺寸参数;高压圆盘气体轴承相较于节流式气体轴承，打破了供气压力的限制，承载力得到了明显提高。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本课题的研究背景和意义

1．2 平行圆盘径向流动的研究进展

1．2．1 平行圆盘层流流动的研究现状

1．2．2 平行圆盘径向湍流的研究现状

1．3 静压气体轴承的研究进展

1．3．1 静压气体润滑的研究进展

1．3．2 气体轴承静动态特性的研究现状

1．4 课题来源与研究内容

1．4．1 课题来源

1．4．2 本课题研究内容

第2章 高压圆盘气体轴承速度分布律的设计

2．1 轴承内部速度分布的选择

2．1．1 轴承内部速度分布律选择的原则

2．1．2 轴承内部速度分布律的获取

2．2 基于边界层理论的速度分布律分析

2．2．1 平行间隙出口附近速度分布的分析

2．2．2 平行间隙中部速度分布的分析

2．2．3 平行间隙进口处速度分布的分析

2．3 本章小结

第3章 高压圆盘气体轴承关键几何参数的设计

3．1 计算模型

3．2 轴承间隙高度h的选择

3．3 轴承内径L2的选择

3．4 轴承半径比的选择

3．4．1 供气压力P对半径比的影响

3．4．2 轴承收缩段出口半径对半径比的影响

3．5 本章小结

第4章 高压圆盘气体轴承的静特性研究

4．1 供气压力变化对轴承内部速度场与压力场的影响

4．2 轴承承载特性分析

4．2．1 轴承承载力与供气压力的关系

4．2．2 设计型线对间隙高度变化的适应性及轴承的刚度特性

4．3 轴承的流量特性分析

4．3．1 轴承质量流量与供气压力的关系

4．3．2 轴承质量流量与间隙高度的关系

4．4 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录