非光滑轴瓦表面对动压气体径向轴承动力特性的影响分析--vi

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1、图书分类号TH133.37密级非密__________注1UDC621硕士学位论文非光滑轴瓦表面对动压气体径向轴承动力特性的影响分析任晓乐指导教师（姓名、职称）董小瑞教授申请学位级别工学硕士专业名称机械工程论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月27日学位授予日期________年______月______日论文评阅人赵富强讲师王强副教授答辩委员会主席连晋毅教授2018年5月25日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类中北大学学位论文非光滑轴瓦表面对动压气体径向轴承动力特性的影响分析摘要动压气体径向轴承在高速旋转机械中的应用前景广泛，但当前存在的结构复杂、承载力较低、

2、黏性摩擦力较大的缺点制约气体轴承的发展。针对这些缺点，结合非光滑表面理论，本文提出将非光滑表面理论运用到动压气体径向轴承结构上，研究非光滑轴瓦表面对气体轴承的气膜流场动力特性的影响规律。本文首先建立光滑刚性表面动压气体径向轴承模型，采用“自顶向下块结构”方法划分网格，通过FLUENT软件计算30000r/min、90000r/min、150000r/min三种不同转子转速下光滑表面气体轴承气膜流场的动力特性。然后建立多种不同结构的新型圆弧槽道气体轴承模型。通过改变影响轴承结构的槽深、槽宽、槽数及凹槽位置等结构参数，分析计算各类型气体轴承的气膜稳态动力特性，得到不同转速下各类型气体轴承的气

3、膜压力分布、气膜承载力以及气膜黏性摩擦力研究结果，并与光滑表面气体轴承进行比较。结果发现，槽深、槽宽、凹槽数分别为0.5mm、8°、18的圆弧槽道轴承的气膜流场特性较好；相比光滑表面气体轴承，不同转速下气膜承载力分别提高5.39、5.11、5.29倍，气膜黏性摩擦力减小到光滑表面气体轴承的21.89%、24.81%、23.09%。最后考虑转子启停过程中的稳定性，提出长方形与球缺形两种凹坑型轴瓦结构模型，通过改变控制凹坑面积率与长宽比的结构参数，分析两种凹坑型轴承的气膜稳态动力特性，并与光滑表面气体轴承进行比较。结果表明，长方形凹坑型轴承的气膜稳态流场特性相比球缺形凹坑型轴承与贯穿型圆弧槽

4、道轴承更加优异。通过以上研究为动压气体径向轴承的结构设计改进与数值计算提供可行途径。关键词：动压气体径向轴承；非光滑表面；稳态特性；气膜承载力中北大学学位论文ImpactAnalysisofNon-smoothBearingSurfaceontheLubricationCharacteristicsoftheAerodynamicJournalGasBearingAbstractTheapplicationoftheAerodynamicJournalGasBearinginhigh-speedrotatingmachineryispromising,buttheexistingdefe

5、ctswhicharecomplexstructure,lowbearingcapacityandviscousfrictionforcerestrictthedevelopmentofbearings.Aimingattheseshortcomings,combinedwiththenon-surfacehastheadvantagesofgoodlubricationproperties,thispaperputsforwardtoapplynon-smoothsurfacetotheaerodynamicjournalgasbearingstructure,andtostudyth

6、einfluenceofnon-smoothsurfaceonlubricationcharacteristicsofgasbearing.Firstly,thispapersetupthesmoothsurfaceofrigidaerodynamicjournalgasbearingmodel,adoptingthetop-downmethodofblockstructuregrid,usingFLUENTsoftwaretocalculatethestaticlubricationcharacteristicsofthesmoothsurfacebearingat30000r/min

7、,90000r/minand150000r/minwhicharethreedifferentrotorspeeds.Thenestablishavarietyofdifferentnewpenetratingnon-smoothsurfaceaerodynamicjournalgasbearingmodels.Calculatethestaticlubricationcharacteristicsofthevarioustypes