高压圆盘气体轴承的参数设计及静特性研究

作     者：张雄威 

作者单位：武汉科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郭良斌

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：高压圆盘气体轴承 速度分布律 边界层 参数设计 静态特性 

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。