多孔材料渗透率分布特征对多孔质气体轴承性能影响研究

摘要

气体静压轴承能够满足精密加工机械和测量仪器机械部分的高精度、高速度、高分辨率、等方面的要求,而多孔质气体轴承因其特殊的节流效果,比传统的小孔节流气体轴承具有更大的承载力,显示出了巨大发展前景。本文针对多孔材料渗透率这一影响多孔质气体轴承性能的主要因素进行了理论和实验研究,主要完成了以下工作:
　　(1)通过分析本课题多孔材料毛细管通道中气体流动机制,确定了多孔材料内部气体流动存在滑移流的可能性,对已经建立的渗透率表达式进行了滑移流修正;利用表面三维轮廓求解分形维数,以及借助气泡法实验计算多孔材料最大孔隙,最后计算得渗透率理论值,并通过渗透率测试实验对理论计算进行验证。
　　(2)对铜颗粒压制的多孔材料试块进行渗透率测试,研究不同粒径铜颗粒压制的多孔材料渗透率的一般规律,以及不同的加工工艺对多孔材料渗透率的影响。
　　(3)对表面不同加工状态的多孔质气体轴承进行加载实验,分析铣削、研磨对承载力和刚度的影响;同时通过气体轴承圆周上均匀分布6个测试点的气膜厚度分析,确定了气体轴承工作中存在倾斜现象;通过多孔材料分割实验,对表面加工后多孔材料渗透率分布不均匀特性进行了分析,从而解释了气体轴承倾斜的现象,并研究了表面不同加工状态对多孔质气体轴承倾角的影响。
　　(4)针对本课题多孔材料渗透率分布不均匀特性,对其进行了多重分形性分析,并通过建立多孔材料的多重分形谱来研究多孔材料孔隙分布不均现象。
　　本文研究内容为多孔质气体轴承的研究制造提供了理论和实验依据,同时为多孔介质渗透率及其分布研究提供了基础。

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第一章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2气体润滑轴承及多孔质气体轴承研究状况

1.3分形理论

第二章 分形理论在多孔材料渗透率计算中的应用

2.1引言

2.2分形维数和多孔材料渗透率关系式的建立

2.3考虑滑移流的多孔材料渗透率

2.4分形维数的求取及渗透率计算结果

2.5本章小结

第三章 多孔材料渗透率实验研究

3.1引言

3.2多孔材料渗透测试实验设计

3.3多孔材料最大孔隙的获取

3.4未加工表面的多孔材料渗透率测试实验

3.5已加工表面的多孔材料渗透率测试实验

3.6本章小结

第四章 多孔质气体轴承加载实验研究

4.1引言

4.2实验方法和实验装置

4.3不同加工状态气体轴承加载实验

4.4气体轴承倾斜分析

4.5多孔材料分割测试渗透率实验

4.6本章小结

第五章 多孔材料多重分形研究

5.1引言

5.2多重分形理论

5.3多孔材料多重分形分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

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