不同压力腔的气体静压轴承静特性的数值模拟.pdf

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1、研究与分析2012年第5期(总第121期)·机械研究与应用·不同压力腔的气体静压轴承静特性的数值模拟孔中科，陶继忠(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川绵阳621900)摘要：气体静压轴承以其低摩擦、高精度成功应用于高精密回转运动台，其定位精度已达到纳米级水平，达到了物理极限，因此压力腔形状对气体静压轴承的影响无法忽略。通过CFD数值模拟，研究了不同压力腔形状对气体静压轴承静态性能的影响。针对矩形压力腔、圆形压力腔和锥形压力腔，研究分析了气膜内压力分布、气体质量流量和承载力等静态性能。结果表明

2、：相同的条件下，锥形压力腔承载力较大，且压力腔内部气旋强度较弱．比较适合应用于高压重载的场合。关键词：气体静压轴承；静态性能；压力腔形状中图分类号：TH133．3文献标识码：A文章编号：1007—4414(2012)05—0016—03NumericalanalysisofaerostaticstaticcharacteristicforbearingswiththediferentrecessKongZhong—ke，TaoJi—zhong(Instituteofmechanicalmanufac

3、turingtechnology．eChineseacademyofengineeringphysics，MianyangSichuan621900，China)Abstract：Aerostaticbearingsarewidelyusedinthehighprecisemotionstagef(】rtheirlowerfrictionandhighprecision．Astheextremeprecisepositioningaccuracyoftheseequipmentshasreached

4、nanonletel’level，andalmostapproachesthephysicallimit．So，theeffectoftherecessshapeofaerostaticbearingscannotbeneglectedanylonger．ByCFDnumericalmethod．theeffectofthedifferentrecessshapeofthebearingsonthestaticcharacteristicisstudied．Thepressuredistributi

5、oningasfilm，aswellasthemassflowrateandloadingcapacityarestudiedonthebearingswiththerectangularrecess，circularrecessorta—peredrecess．Theresultsshowthatthetaperedrecessofgasbearingshaveamorehighloadingcapacityandlowervortexs—tensityintherecessatthesameco

6、nditions．Itproperlyappliesinthesituationofhighpressureandloadofgasbearings．Keywords：aerostaticbearings；staticcharacteristic；recessshape1引言现象，供气压力的提高会大大提高矩形腔内的压力分由于气体静压轴承具有摩擦功耗低、使用寿命布，却可能降低气膜区域的承载力。2003年，He—长、运行稳定等优点，因此其在工业领域得到广泛的lence等基于二维Ⅳ一S方程，研究了压力腔内

7、部的应用。随着气体静压轴承应用范围的扩大，对轴承承压力分布，结果表面压力腔内部压力分布呈现直线性载力的要求也越来越高。针对小孔节流气体静压轴及壁面层出现流动分离现象。ChenXuedong和He承，为增大轴承的承载力，往往需要在节流口出口开Xueming针对具有不同压力腔形状气体静压轴承，设压力腔，压力腔的存在增大了气体静压轴承的承载研究压力腔形状对气体静压轴承性能的影响，并_卜无力特性，同时压力腔却增加了气体静压轴承的气容压力腔的结果进行比较，结果发现带有矩形压力腔、比，导致其不稳定性增强，因此研

8、究不同的压力腔形球形压力腔和无压力腔的气体轴承承载力逐渐降低，状对轴承静态性能的影响，对于获取高承载力和稳定对气体的质量流量也具有相同的趋势；并因力腔的性的气体静压轴承意义重大。存在，使得压力腔内部出现强烈的气旋现象，气旋现1978年，SalemEA和ShawkyMA⋯研究了带有象能使气体轴承产生失稳。YuntangLi和Hart矩形压力腔的气体轴承参数对气体静压轴承性能的Ding_6通过分析研究了轴承几何参数对轴承静态性影响，指出节流孔出口附近分布压力、轴承的承载力