研究偏心率及不同供气压强条件下,气体静压径向轴承节流孔附近的气膜流场特性及承载力变化情况,并通过优化节流孔张角,提高轴承承载力。建立气体静压径向轴承三维模型,划分网格并确立模型的边界条件,采用Fluent软件对轴承内部气膜流场进行仿真计算。计算结果表明,气体静压径向轴承偏心率的增加,会导致区域气膜的压力差增大,从而提高轴承的承载力。轴承承载力同样会随着供气压强的增大而增大,但增幅会随着供气压强的增大而逐渐变小。但当供气压强增加到临界值时,由于节流孔附近激波的出现,将导致承载力随着供气压强的进一步增大而降低。通过改变轴承节流孔张角,可消除轴承气膜内的涡流现象,并改善气膜流场特性,降低能量损失,提高轴承承载力。经过分析对比,发现最优节流孔张角介于50°到60°之间。

圆柱度误差作为制造误差的重要组成部分,它对滑动轴承转子系统的影响很大,但目前对圆柱度误差的研究较少且没有研究圆柱度误差对不同长径比下滑动轴承运行特性的影响。本文建立圆柱度误差下滑动轴承系统动力学模型,通过有限差分法求解Reynolds方程,利用MATLAB仿真分析得出不同长径比下Sommerfeld数、无量纲运行参数Op、功率损耗曲线的变化情况,对比不同长径比对普通滑动轴承运行特性的影响。结果表明圆柱度误差存在与否不改变长径比对轴承承载能力的影响,即无论是否存在圆柱度误差长径比的增加都有利于承载力的提高;圆柱度误差会改变长径比对滑动轴承运行稳定性的影响;圆柱度误差会改变长径比对滑动轴承摩擦功率损耗的影响。

以动压气体轴承间隙内流动为背景,研究旋转圆柱微间隙剪切流动特性,采用有限体积法对内壁高速旋转的两圆柱间隙内流动特性进行分析,讨论偏心率、间隙比和转速等因素对压力和速度分布的影响,同时分析通道内泰勒-库特流动规律,及泰勒涡对速度分布产生的影响。结果表明,偏心率或转速的增加以及间隙比的减小,使得压力绝对值上升,压力极值点随着偏心率的增加向最小气膜间隙处移动;偏心率高于0.3时,间隙内出现流动分离形成回流,当偏心率增高至0.8时,回流区周向角度占比达到0.73;泰勒涡的出现使间隙内速度产生波状分布,切向速度最低减至0。分析结果可为了解动压气体轴承内部工作机理提供指导和依据。

建立了8直槽水润滑轴承的数值模型,以偏心率、半径间隙、沟槽数量为影响因素,以摩擦因数、承载力为目标函数,进行正交试验,对水润滑轴承进行优化设计分析,结果表明增大偏心率、减小轴承间隙、减少沟槽数量有助于降低摩擦因数与提高承载力。