稀薄效应对空气静压止推轴承性能影响

InfluenceofFlowFactorinGasRarefiedEffectsto Aerostatic ThrustBearingPerformance

作者：陈东菊(北京工业大学机械工程及应用电子技术学院)；周帅(北京工业大学机械工程及应用电子技术学院)；杨智(北京工业大学机械工程及应用电子技术学院)；范晋伟(北京工业大学机械工程及应用电子技术学院)

Author：ChenDongju(CollegeofMechanicalEng.&AppliedElectronicsTechnol.,BeijingUniv.ofTechnol.)；ZhouShuai(CollegeofMechanicalEng.&AppliedElectronicsTechnol.,BeijingUniv.ofTechnol.)；YangZhi(CollegeofMechanicalEng.&AppliedElectronicsTechnol.,BeijingUniv.ofTechnol.)；FanJinwei(CollegeofMechanicalEng.&AppliedElectronicsTechnol.,BeijingUniv.ofTechnol.)

收稿日期：2015-05-28 年卷（期）页码：2016,48(1):194-199

期刊名称：工程科学与技术

Journal Name：Advanced Engineering Sciences

关键字：空气静压轴承;稀薄效应；流量因子；有限差分法

Key words：aerostaticbearing;rarefiedeffect;flowfactor;finitedifferencemethod

基金项目：国家自然科学基金资助项目(51105005;51475010);北京市自然科学基金资助项目（3142005）

中文摘要

针对微小间隙下空气静压轴承内部气体的稀薄效应问题,通过将体现稀薄效应的流量因子引入雷诺方程中，推导出体现可压缩气体稀薄效应的雷诺方程,运用有限差分法离散方程，通过MATLAB软件分析稀薄效应下轴承内部压强分布，并对轴承承载力和刚度变化进行研究,最后通过试验对得出的结论进行间接验证。结果表明，在气膜间隙8~10 μm之间，考虑稀薄效应中流量因子的情况下得到的轴承刚度值与试验测量值比较接近，在量值上相差大约为20%左右，这为微尺度下轴承性能的研究提供一定的理论依据。

英文摘要

Fortheproblemofgasrarefiedeffectinsidetheaerostaticbearinginconditionofmicroclearance,theReynoldsequationsuitableforcompressiblegasintherarefiedeffectwasdeducedthroughintroducingflowfactoroftherarefiedeffecttotheReynoldsequation.TheReynoldsequationwasdissociatedbyusingthefiniteelementmethod,pressuredistributioninthebearingundertherarefiedeffectwereanalyzedbythesoftwareMATLAB,theinfluenceruleofrarefiedeffecttothebearingperformancecapacityandstiffnesswasstudied,whichwasverifiedbyexperimentindirectly.Theresultsshowedthatthestiffnessofbearinginconditionofconsideringtheflowfactorwasclosetothestiffnesstestedbyexperimentwhenthegasclearancewas8~10μm.Thevalueofanalysiswas20%lessthantheexperiment,whichprovidedatheoreticalbasistotheresearchoftheperformanceofbearingsinmicro-scale.

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论文摘要

稀薄效应对空气静压止推轴承性能影响

InfluenceofFlowFactorinGasRarefiedEffectsto Aerostatic ThrustBearingPerformance