空气静压止推轴承自激微振动数值分析及实验研究

摘要

随着控制精度和工作稳定性要求的不断提高,空气静压轴承气膜内部的自激振动成为制约气浮系统进一步发展的关键问题。以圆盘型中心供气小孔节流空气静压轴承气膜内的三维自激微振动为研究对象,基于流体润滑理论和修正的速度滑移边界建立了气膜的动力学模型和自激振动方程;基于平面流函数和大涡模拟方法,在确定气膜微振动形成机理的基础上,分析了三维气旋涡量分布特征和速度场变化规律;通过实验测试了气膜自激微振在三轴方向上的时域和频域特性,并分析了各轴向自激微振动的影响因素。研究表明:空气静压止推轴承的自激振动是气膜流场内三维气旋共同形成的,且沿气膜高度方向(z方向)的振动强度显著大于水平面内(x,y方向)的振动;轴承气膜内三个方向的自激振动强度都随着供气压力的增加而增加,且x,y方向自激振动的强度较z方向更为敏感;轴承气膜内三个方向自激振动的固有频率会随着供气压力的变化而改变,其中x,y方向自激振动的固有频率随供气压力增加而增长,而z方向自激振动的固有频率随供气压力的增大基本不变。