Использование воздуха в качестве смазочной пленки обеспечивает меньшую нагрузочную способность по сравнению с гидродинамический подшипник скольжения из-за низкой вязкости [ 8 ]. Тем не менее, из проектные и эксплуатационные характеристики цитированных выше, воздухоплавательного подшипники очень адекватный для шпинделей, используемых в сверхточной машине. Использование пористой
керамический материал в качестве альтернативной конструкции форсунками и карманных дросселей из самых металлические подшипники Аэростатические представляет собой простую конструкцию и производственные решения. Главное преимущество для использования керамического пористого материала, в качестве альтернативы металлический пористый материал, что нынешние пластичных характеристики является ее структурная целостность во время обработки процессов. Рис. 1а, б представить чертеж конструкции и аэростатического пористый подшипник изготовлен.
Аэростатическое керамический пористый подшипник изученным является простой журнал подшипник которого Корпус изготовлен из пористого керамического материала показал на рис. 2. Сжатый воздух на давление (Ps) вводится в зазор подшипника (ч), через керамической пористой матрицы (Н), что составляет корпус подшипника, создавая аэростатического распределение давления в зазоре подшипника. Для того, чтобы рассчитать распределение аэростатического давления в зазоре подшипника это было разработал безразмерной моделирование с помощью Силвейра и др. [6], чтобы получить Уравнение Рейнольдса модифицировано с учетом вязкого коэффициента проницаемости пористый носитель. Эта концепция представлена на рис. 3 и уравнения. (1) и (2). Vinj является скорость подачи воздуха, R радиус ротора, (U, V, W) являются скорость в направлениях (х, у, г) соответственно, т время, U является скорость поверхности ротора и V является поступательная скорость ротора в зазоре. Проблема моделируется упрощения уравнений Навье-Стокса и переписав его в исходной оси (х, у, г) находится в подшипниковой скольжения поверхности. Используя закон Дарси, в вставляя профили скорости в уравнении непрерывности, интегрирования в пределах от [0, ч] и предполагая, что жидкость в изотермических условиях получается уравнение. (1):
|
|
2.2 Динамические коэффициенты и первых Собственная частота пористого Подшипник Аэростатические Жесткость (куу, Kzz, Кыз, Kzy) и демпфирующие (Dyy, Dzz, DYZ, DZY) коэффициенты подшипников варьируются в зависимости от нескольких факторов, таких геометрии подшипника (ро, п, Lt), зазор между подшипником и валом (с), входного давления (Ps), скорость вращения (U), частоты возбуждения (ω), приложенные силы (F), проницаемость пористой матрицы (K1) и вязкость воздуха (η). Анализ состоит в генерации сетки, содержащей 41 узлы в осевом направлении и 50 узлов в тангенциальном направлении на внутренней поверхность подшипника, таким образом, что распределение давления может быть получено численно в подшипниковой клиренс воздухоплавательного керамического пористого опорного подшипника, используя Метод конечных разностей (рис. 4 и в таблице 1).
Этот шаг представляет анализ состава динамических коэффициентов как функции Suply и давление окружающей среды (Пс / Па). Первая собственная частота воздухоплавательного подшипника (Ωnb) получается с массой (М) и нормальной жесткости направленной (куу, Kzz) и это значительно влияет изменение давления питания, как показано на Инжир. 5. Результаты, представленные в таблицах 2 и 3 показывают, что существует сильно
|
|
под влиянием изменений входного давления на коэффициенты жесткости, но та же не происходит с демпфирующими коэффициентами. Можно отметить, что крест соединенные коэффициенты (индексы YZ и ZY) имеют относительно малые значения по сравнению с условия нормальных направлений (индексы уу и ZZ). То, что происходит в обоих, жесткость и
коэффициенты затухания. Кросс сочетании коэффициентов затухания настолько малы, что могут можно пренебречь.
3 Ротор Bearing System Model и статическая ЖесткостьФридель и Силвейра [ 9 ] разработал предварительный дизайн с экспериментальной установки составляют: опорный вал, подшипники качения, аэростатическому подшипника и турбины сборка показано на рис. 6. Эта конфигурация была предложена для исследования статическойи динамическое поведение воздухоплавательного керамического пористого цапфы. Численный анализ, предложенный в данной работе использовали модель конечных элементов представляют собой узел ротора, где вал был смоделирован как Эйлера- Бернулли пучка [ 10 ]. Модель стержневой элемент учитывает степень свободы перемещения и вращение по оси, перпендикулярной к оси вращения, как [ 11 ] представлены вИнжир. 7. Уравнения (3) и (4) показывают матрицы элементов трансляционной массы [ M] Вращающаяся масса [ N], жесткость [ K] и гироскопический [G ]. Матрицы являются функциями элемент массы на единицу длины (μ), длина элемента (L) и радиус элемента (г).Экспериментальный аппарат опирается на подшипники качения. Настоящая работа считает, что жесткость шарикового подшипника BB (КРФ) и радиально-упорный шарикоподшипник AC (Каца), основанный на технической литературе [12, 13 ]. Модель содержит 11 элементов и12 узлов. Подшипников качения моделируются своими внутренними кольцами и жесткость применяется на трех узлов, составляющих каждый из которых 1, 2, 3 и 7, 8, 9.4 Динамический анализ роторной системы
|
|
Для изучения динамического поведения воздухоплавательного пористого подшипника, то динамические характеристики роторной системы должны быть хорошо известны. Блок-схема представлена на рис. 9 привел динамическое исследование. В этой процедуре была получена амплитудно-частотная характеристика (БСМ), на Направление оси г на узле 5 с учетом двух различных условий: Система I. Ротор без аэростатическому пористого подшипника: экспериментальное устройство имеет его собственные резонансные частоты, которые могут создавать помехи в изучении воздухоплавательного подшипник.
II. Система ротора поддерживается воздухоплавательных пористых подшипников: это исследование состоит на сравнение между подшипниками качения и аэростатическому подшипника путем сравнения ответы условий I и II.
Результаты представлены на рис. 10 показывает, что подшипники качения выбраны (Шариковый подшипник BB и радиально-упорных подшипников AC) существенно влияют на значения собственные частоты. В этом случае подшипник принят приступить к анализ является шариковый подшипник в связи с увеличением стоимости жесткости. Уравнение (8) является
используется для получения частотной характеристики в модели [15] со (рад / с): частота (ωnb = 775 Гц). Условие II моделировали изменение размеров