静压止推气体轴承性能仿真.pdf

第27卷第3期
计算机仿真
2010年3月
文章编号:1006-9348(2010)03-0340-04
静压止推气体轴承性能仿真
黄濒,刘品宽,董泽光
上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240
摘要:运用计算流体力学软件 FLUENT仿真静压止推气体轴承性能,分析轴承的几何参数对系统性能的影响。采用不同几
何参数的静压止推气体轴承的气膜建模并划分网格;运用 FLUENT软件对轴承的气膜流场进行数值仿真,计算轴承在不同
几何参数下的承载能力和气体流量。仿真结果表明静压止推气体轴承的节流孔直径和气膜厚度越小,气腔直径越大,轴承
的承载能力和气膜刚度越好,同时气腔深度对轴承性能影较小。 FLUENT教件可以有效的应用于静压止推气体轴承的性
能分析,而优化了静压止推气体轴承的设计,达到优化效果。
关键词:静压止推气体轴承;计算流体力学;几何参数;仿真
中图分类号:TH133.35文献标识码;A
The Performances Simulation of Aerostatic Thrust Bearing
HUANG Hao, LIU Pin-kuan, DONG Ze-guang
(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao tong University, Shanghai 200240, China
ABSTRACT mpuationa flu nams of wae NT is applied simulate te performances of aerostatic
thrust bearing. The influences of the geometric parameters of the aerostatic thrust bearing on its performances are ana-
lyzed The air film of e eaing w th i nt emeric parametes are modeled. Then the fow fields of the air
films are computed, obtaining he load capacity and as consumption of the aerostatic thrust bearing. The influences
of the geometric arameters on the load capacity and gas consumption of he astatic thrust bearing are analyzed
The simulation result show that the load capacity and sti ess of the aers atic thrust bearing are better when the di
ameter of the orifice restrictor of the earing is relatively small, the air film of the bearing is thin, and the diameter of
the air chamber is small. The de h of the air chamber has little influences on the performances of the bearings. The
FLUENT can be effectively used on the pe ormance analysis of aerostatic bearing, obtaining optimal desig
EY WORDS: Aestatic thrust bearing; ompu ational fluid dam(CFD Gemetric parameters; Simulation
引言
对于静压止推气体轴承,其承载能力、轴承刚度和气体
气体轴承使用一定压力的空气代替油作为润滑剂,工作流量受节流孔直径、气膜厚度、气腔直径、气腔深度和轴承外
时几乎无摩擦,无磨损,不发热,对使用环境和部位没有任何径等多个几何参数影响。目前,静压止推气体轴承工程设计
污染。同时,它还具有耐低温和高温的优良特性,因此是一比较通行的方法有两种:一种以J.W. Power为代表的“表压
种理想的支承元件。目前在机械工业、精密仪器工业、电子比"法,另一种是以J..Lund为代表的“节流系数”
エ业以及航天航空、医疗器械、药品工业、食品轻纺等各个领法。两种方法各有所长,也都存在一些不尽人意之处。
域中都广泛应用。由于采用了气体轴承支撑,系统无摩擦
随着计算机技术的普及和数值分析的发展,计算流体
(或极低摩擦),消除了接触式轴承摩擦力的不利影响,使得力学(CFD)技术在近几十年来获得了蓬勃的发展,特别是商
产品性能得到了极大的提高。
用CFD软件的出现,如美国 ANSYS公司开发的 FLUENT软
气体轴承没有标准化零件供选用,须根据实际需要自行件,可以通过离散化求解 Navier- Stokes方程,仿真流场,为
设计,这虽然有利于提高结构的灵活性,但气体轴承的设计静压止推气体轴承的性能分析带来了新的方法。本文的创
和性能计算比较复杂,不容易掌握,限制了气体轴承的推广新点正是利用 FLUENT软件仿真静压止推气体轴承的性能
和应用。
分析轴承几何参数对其性能的影响,从而优化静压止推气体
轴承的几何参数设计。
基金项目:国家863计划(2006A4Z334
收稿日期:2009-02-04修回日期:2009-02-12
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