ISSN10003762 CN41-1148/TH
轴承2017年4期 Bearing 2017,No.4
试验与分析》
3134
DOI:10. 19533/j. issn1000 3762. 2017. 04. 008
空气静压止推轴承环面节流孔出口流场数值分析
刘晨帆，刘波，卢志伟，张君安
（西安工业大学机电工程学院，西安710032）
摘要：通过计算流体力学方法对小气膜间隙下环面节流孔出口处气旋大小和压力值与气膜间隙的关系进行数值分析，研究气膜间隙内的压力分布状态，仿真结果表明：节流孔出口处压力最小值位于节流孔边缘靠外一点；气膜间隙内压力值随着半径的增加，先陡降再迅速回升，最后呈线性下降：在节流孔出口处气膜间晾上、下表面出现压力差，气膜间隙越小，上、下表面压力值趋于一致处距节流孔中心距离越近；节流孔出口处气旋大小和气膜间隙内工作面压力降幅与气膜间晾成正比。
关键调：空气静压止推轴承；节流孔；压力分布；气旋
中图分类号：TH133.36
文献标志码：A
文章编号：10003762(2017)04-003104
NumericalAnalysisonFlowFieldinAnnularOrificeof
Air Static ThrustBearings Liu Chenfan,Liu Bo,Lu Zhiwei,Zhang Junan
(School of Mechatronic Engineering, Xian Technological University, Xian 710032,China)
Abstract : The relationship between the cyclone size, the pressure value and the air film gap at the outlet of the annular orifice in the air film gap are analyzed by means of computational fluid dynamics. And the pressure distribution in the air film gap is studied. Simulation results show that the minimum pressure at the outlet of the throttle orifice is located at the edge of the throttle orifice, the pressure of the air film gap decreases with the increase of radius, and then increa ses rapidly, and finally the linear decrease, Pressure value is different between the upper and lower surfaces of the gas film gap at the outlet of the throttle orifice, the smaller the gas film gap, the smaller distance from the center of the ori-fice where upper and lower surface pressure value reach the same, The cyclone size and pressure drop of working face
in air film gap at the outlet of the orifice are proportional to the air film gap. Key words: air static thrust bearing; orifice;pressure distribution;cyclone
空气静压止推轴承具有高精度、无污染、寿命长、工作稳定、摩擦小和无发热现象等优点[1-2]，广泛应用于超精密加工与超精密检测技术等领域[3]。近年来，空气静压止推轴承的承载力和刚度的提升得到重视4)，在气膜压力分布上做了大量深入研究，发现节流孔出口处压力陡降甚至出现负压，降低了空气静压止推轴承的承载力和刚度，而传统的Reynolds方程已无法对出口处的压
收稿日期：2016-11-18；修回日期：2017-01-09
基金项目：陕西省教育厅重点实验室项目（15JS043）；西安工业大学科研创新团队建设计划项目
作者简介：刘晨帆（1992一），男，硕士研究生，研究方向为
精密机械设计及控制，E-mail；chenfanliu@126.com。万方数据
力陡降进行计算[5]。
目前对节流孔出口处的流体分析研究大多集中在大气膜间隙的空气静压止推轴承，而实际工程应用中，空气静压止推轴承均为小气膜间隙工作。现使用Reynolds方程对空气静压止推轴承节流孔外一点处的压力值进行数值计算，通过流体力学法对小气膜间隙下环面节流孔出口处气旋大小和压力值与气膜间隙的关系进行数值分析，研究气膜间隙内的压力分布状态。
流体流动的控制方程 1
1)质量守恒方程
at + dx, pu,) = Ss , e+丽
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