基于耦合计算的气体轴承 -转子系统的动态特性研究

于贺春，岳金珂，王 进，张国庆，王文博，王仁宗

（中原工学院 机电学院，郑州 450007）

1 研究进展

高精度的加工制造对转子的回转精度有着极高的要求，空气静压轴承作为高速电主轴的主要支撑部件，具有回转精度高、低摩擦、发热小等优点［1］。转子受空气轴承的支撑作用，转子通过偏心为系统提供承载力［2］。转子在工作过程中产生的微小振动会改变轴承的承载特性，影响零件的表面加工质量［3］。因此，精确的轴承特性分析需结合转子的运动状态。

随着气体润滑技术的进步，为适应超精密技术的发展，对空气静压轴承特性的研究不断深入。轴承动态特性一般利用动态刚度与阻尼系数进行衡量，通过对气体流动状态与转子运动轨迹进行不同假设，利用不同的计算方式，得到不同状态下轴承动刚度和阻尼系数。戚社苗等［4］通过采用偏导数法求解雷诺方程，推导出动压气体轴承动态刚度和动态阻尼系数普遍适用的计算方法，从理论上解释气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数与轴颈扰动频率的相关性。于贺春［5］等利用旋转坐标系假定转子涡动轨迹，与静态网格相结合，求出轴承在特定转子涡动轨迹下的刚度阻尼系数。陈冬菊等［6］引入稀薄效应下的流量因子，利用差分法求解流体方程，将得出的稳态结果导入扰动方程，得到的轴承动态刚度和动态阻尼系数。BOUZIDANE等［7］通过对径向轴承内流体流动进行不同形式的假设，采用数值方法对系统进行线性建模，研究了油膜厚度、凹槽压力和几何构型对静压轴颈轴承等效刚度和阻尼的影响。……