故在對氣浮靜壓軸承的轴承止推轴承壓力分布進行研究時 ,
首先 ,孔分0.6MPa、布对
實驗對象分析在氣浮靜壓軸承的承载進氣口處通入壓為p0的氣體 ,在切分出來的影响小矩形中 ,由進氣口、气浮气浮探究不同節流小孔分布布局對矩形止推氣浮軸承承載力的静压节流矩形静压影響 。氣膜間隙厚度 、轴承止推轴承
矩形止推氣浮靜壓軸承邊長為Lx=Ly=80mm ,孔分是布对研究氣膜流場變化的重點區域,氣膜厚度依次取5μm 、承载故而在劃分網格時,影响0.7MPa、气浮气浮得出流體流動的流場在連續區域上離散分布,
其中網格劃分的質量對FLUENT計算結果影響較大,
(3)當供氣壓力一定時 ,MPa。
采用了小孔節流器 ,節流孔個數為24個。節流孔呈圓周陣列分布時承載特性較好。矩形止推氣浮靜壓軸承的承載性能變差;當氣膜厚度一定時,在氣浮靜壓軸承間隙會產生一定剛度的氣膜,研究氣膜厚度對矩形止推氣浮靜壓軸承承載力的影響 ,節流孔以小矩形的中心為圓心 ,直至與周圍環境中氣壓相等。主要包括網格的導入與檢查、
同時 ,采用結構化網格,如超精密加工 、0.8MPa。μm。矩形止推氣浮靜壓軸承結構的小孔分布規則為將矩形氣浮軸承均分為4m份,從而近似模擬流體流動情況 。工作效率較低 。
通過FLUENT軟件分析矩形止推氣浮靜壓軸承的壓力分布。保持邊距a的數值相等 。
矩形氣浮軸承的工作原理氣浮靜壓軸承利用氣體的粘性 ,對矩形止推氣浮靜壓軸承的靜態特性有影響 ,0.5MPa、氣體產生潤滑作用。並在矩形止推氣浮靜壓軸承的上表麵中心處有半球形槽,為氣浮軸承的流場分析提供了更有效的方法。適用於對精度有要求的場合,
(2)基於FLUENT分析得到了矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜模型的壓力分布雲圖,
由於氣浮靜壓軸承節流器的作用,當氣體從節流小孔流出沿著軸承間隙往四周擴散時,
假設矩形中長為Lx 、MPa;pa為環境壓力,對矩形止推氣浮軸承靜態特性的影響,來仿真矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜的靜態特性。形成壓降 。多孔質節流器、分析節流孔分布結構對矩形止推氣浮靜壓軸承承載特性的影響 。均勻分布。隨著氣浮靜壓軸承節流器的氣腔空間變化,氣膜壓力會逐漸減小,通常采用數值計算來獲得 。節流孔的數量相等,能解決各種實際流體分析問題 。壓力減小;氣體在經過節流器時,將氣體作為潤滑劑 。其目的是在進行承載性能驗證試驗時 ,將節流孔的分布結構設計成如圖所示時 ,半徑為r ,需要對節流孔位置的氣膜進行網格加密處理 。其中,
氣浮靜壓軸承的承載特性影響因素較多 ,需要將旋轉壁麵設為symmetry,由於矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜模型隻是四分之一,進入氣浮靜壓軸承的軸承間隙,環麵節流器 、隻需要建立四分之一的矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜有物理模型 。故數值為環境壓力。CFD軟件中包含諸多流體問題的算法 ,在這個過程中,其計算公式為:KWh=¶¶
K為氣浮靜壓軸承的剛度 ,兩種結構的矩形氣浮靜壓軸承外形參數一致 ,節流孔個數為24個時 ,經由節流器作用後,要對氣膜流場的進氣口和出氣口進行設置 ,小孔節流矩形止推氣浮靜壓軸承的結構示意圖 ,N;p為氣浮軸承氣浮的壓力 ,此分析方法直觀研究氣浮靜壓軸承的流場變化 。在氣浮靜壓軸承間隙中形成厚度為h的氣膜 ,設置物理模型與邊界條件 、最終進入周圍環境。能較好擬合區域邊界;
同時需要特別網格容易變形的區域 ,氣浮靜壓軸承的剛度是承載力與氣膜間隙關係的表征 ,矩形止推氣浮靜壓軸承的承載力隨著供氣壓力的增大而增大,即為環境壓力 。複合節流器等 。寬為Ly,為了減少仿真計算時間,以節流器出口為中心,
本文研究分析的是節流孔分布結構,
由氣浮靜壓軸承的氣膜壓力分布規律可知 ,隻改變了節流孔的分布結構 。節流器及矩形氣浮平麵組成,直至與環境壓力相同。能將氣缸頂杆施加的載荷垂直於矩形止推氣浮軸承。避免對氣浮靜壓軸承的性能造成影響;
然後通過電磁減壓閥調節氣體壓力,流速增大 ,則通過關係式可以計算出節流孔分布圓的半徑r=10mm,
為進一步研製高承載力的矩形止推氣浮靜壓軸承提供參考。且結構的承載性能較優。因而節流孔的位置將會影響氣膜的壓力分布。
CFD在研究流體流動問題上有不可比擬的優點 。節流器主要包括了小孔節流器、將軸承間隙上下表麵設為wall;(5)數值耗散方麵采用二階迎風格式。經過空氣過濾係統過濾掉灰塵和水分等,將氣浮靜壓軸承浮動起來 ,氣體的壓力隨著氣腔的增大而減小,
矩形止推氣浮靜壓軸承的結構氣浮靜壓軸承的關鍵部件是節流器 。沿矩形止推氣浮靜壓軸承中心旋轉對稱,氣體流場變化大 ,其中,
CFD的基本原理是數值求解控製流體流動的微分方程,給定供氣壓力為0.5MPa,由於氣流最終流向四周環境中,包括網格劃分和FLUENT分析。25μm。
同時,
由於節流孔的分布結構,進氣口設為壓力進口 ,
圖5是矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜物理模型網格劃分,矩形止推氣浮靜壓軸承的承載力增大。研究供氣壓力對矩形止推氣浮靜壓軸承承載力的影響,氣體流經節流孔時 ,給定進氣口壓力為0.5MPa;出氣口設為壓力出口,氣源發生器提供一定壓力的氣體 ,
實驗方法作為流體力學的分支,在這個過程中可以忽略熱量的傳遞,a=b=10mm,因此需要對氣膜厚度方向進行分層處理並加密 。氣體由進氣口通入氣浮靜壓軸承中 。基於以上假設,氣體的壓力會隨著擴散逐漸減少,
矩形氣浮軸承節流孔布局示意圖氣浮靜壓軸承的靜態特性主要是指承載力和剛度這兩個方麵 。
給定軸承間隙氣膜厚度h為10μm時 ,20μm 、隨著供氣壓力的增加 ,因此 ,N/μm;¶W為氣浮靜壓軸承的承載力變化量 ,可通過PeriodicRepeat功能生成完成的結果圖。即壁麵處速度與臨近單元體區域的速度一樣;
(2)氣體為理想氣體;
(3)氣體在軸承節流器和軸承間隙中的流動為層流。狹縫節器、往四周流動擴散 ,
結論針對不同節流孔分布結構的矩形止推氣浮靜壓軸承的承載力研究 ,在對矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜進行網格劃分時 ,
仿真結果分析依據圖中設計的矩形氣浮軸承結構,摩擦力小且壽命更長 ,采用傳統的解析法對氣浮靜壓軸承的壓力分布進行分析計算,供氣壓力等 。且節流器的結構特殊,
FLUENT軟件進行流體分析的流程 ,氣浮靜壓軸承的承載力可依據氣膜壓力分布來計算,
當氣膜厚度一定時 ,
本文應用ANSYS有限元分析軟件,故出氣口溫度可以設為環境溫度。
氣體流經節流器後 ,得到氣體在整個氣膜中壓強變化情況,需對兩種不同結構的矩形止推氣浮軸承氣膜進行建模 。
實驗結論網格矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜物理模型假設如下 :
(1)忽略壁麵粗糙度對氣體流動的影響 ,15μm、
節流小孔的布局及計算模型圖3為矩形止推氣浮靜壓軸承的節流孔孔分布結構示意圖,氣體在沿著氣浮靜壓軸承軸承間隙向四周環境擴散的過程中 ,其計算公式為 :ddaWppxyW=-ò
式中 :W為氣浮靜壓的承載力,FLUENT軟件已經被廣泛應用氣浮靜壓軸承的靜態特性研究。建立仿真分析項目,設Lx:Ly=m,供氣壓力依次取0.4MPa、包括節流方式、隨著氣膜厚度的增加,N;¶h為氣膜厚度的變化量 ,結果如下:
(1)節流孔的分布結構,而計算流體動力學CFD的出現,
文|乾涼散人
編輯|乾涼散人
前言氣浮靜壓軸承采用與傳統軸承不同的潤滑方式 ,對不同節流孔分布結構的矩形止推氣浮靜壓軸承的承載力進行對比,軸承間隙的氣膜厚度僅為軸承邊長的幾千分之一 ,
求解完成後 ,壓力減小為pa ,10μm、精密測量等。確定邊界條件 。節流孔個數為24個時,氣體經過節流器後,
由於氣體在氣膜流場中的流動很快 ,定義求解器和求解監控這幾個步驟 :
(1)導入氣浮軸承氣膜模型網格並檢查網格質量;(2)采用基於壓力的求解器;(3)選用物理模型;(4)在邊界設置上,及邊界條件設置 。
將矩形止推氣浮靜壓軸承氣膜物理模型導入Ansysworkbench中,很難對節流器中的壓力和流速變化進行直接測量。