空气静压轴承微振动形成机理分析

摘要

为了进一步提高气体静压轴承的工作精度和稳定性,根据冲击射流理论对气体轴承进气孔区域气体流动状态和传热特性进行分析,将供气孔-气膜入口区域流场划分成四个部分,即:自由射流区、滞止区、过渡区、出口壁面射流区.基于二维平面流函数和大涡模拟方法,确定了气膜微振动的产生源于进口区域流场内存在三种典型气旋形式,即:供气孔附近的主气旋,气腔内部的次气旋和气膜入口的附加气旋.利用气体分子运动论结合表面-界面物理方法,明确了三种气旋的产生机理,发展规律和变化趋势,同时进一步研究了不同工况下气膜内压力的变化与四个区位置以及范围之间的关系,并对气膜内压力波动的位置及强度进行分析.最后,通过搭建试验台测试轴承气膜的振动幅值变化和频率响应函数,不仅验证了三类气旋的存在及其分布特征,有力证明了供气孔入口区域流场分区设想的合理性;通过数值计算和实验数据相结合,还进一步给出了影响气膜微振动强度的影响因素及其规律.