一种空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法及系统技术方案

技术编号:45548606 阅读:24 留言:0更新日期:2025-06-17 18:21
本发明专利技术公开一种空气轴承‑转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法及系统,优化方法包括:基于空气轴承‑转子系统的结构参数、材料属性以及轴承的波纹度参数,计算带有波纹度的空气轴承的刚度、阻尼系数与转子的刚度、阻尼矩阵;将空气静压转子进行Timoshenko梁单元建模,划分成若干单元,求解每个单元的质量、刚度、阻尼矩阵;将带有波纹度的空气轴承的刚度、阻尼系数与转子的刚度、阻尼矩阵在对应节点处进行耦合,得到带有波纹度的空气轴承‑转子模型;对带有波纹度的空气轴承‑转子模型进行时变动力学响应的求解,得到轴承表面波纹度参数对应的轴承‑转子系统动力学响应结果;本发明专利技术能关于基于空气轴承结构中的表面形貌参数对系统动力学响应的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于动力学精细建模范畴,具体涉及一种空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法及系统


技术介绍

1、空气静压主轴是超精密加工技术的核心部件,其主要由高精度转子、空气静压轴承及其供气气路、电机、止推盘等组成。由于电机转速高达10,0000r/min,空气静压主轴没有外部电机,而是选择电机直连的方式。主轴在高速旋转时由空气轴承提供支撑,因此,转子-轴承系统的精细建模对于主轴动力学的精细求解具有非常重要的作用。

2、空气静压轴承的静动态特性理论建模求解工作在21世纪初趋于成熟,其主要思路聚焦于对雷诺方程的求解,分为层流假设条件和湍流假设条件。由于与空气轴承配合的转子旋转速度很高,离心力和旋转惯量不宜过大,在主轴制造过程中会保证非常高的精度(μm级),这就使得空气轴承在服役过程中气流条件一般非常稳定,除了有剧烈的升降速。因此,大多数学者在研究空气静压轴承时将气流流动假设为层流条件。在实际制造过程中,由于加工误差的存在,空气静压径向轴承内滚圈的粗糙度误差是不可避免的。空气轴承的高精度使得内圈粗糙度相当小(小于初始气膜厚度的四分之一)。然而本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,基于轴承和转子的结构参数、材料属性以及轴承的波纹度参数,计算带有波纹度的空气轴承的刚度、阻尼系数与转子的刚度、阻尼矩阵包括:

3.根据权利要求2所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,空气静压径向轴承不同表面波纹度在周向和轴向的表达式为:

4.根据权利要求2所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,基于空气静压径向轴承气膜厚度分布,利用有...

【技术特征摘要】

1.一种空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,基于轴承和转子的结构参数、材料属性以及轴承的波纹度参数,计算带有波纹度的空气轴承的刚度、阻尼系数与转子的刚度、阻尼矩阵包括:

3.根据权利要求2所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,空气静压径向轴承不同表面波纹度在周向和轴向的表达式为:

4.根据权利要求2所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,基于空气静压径向轴承气膜厚度分布,利用有限差分法和逐步迭代方法计算出气膜压强的分布包括:

5.根据权利要求2所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化方法,其特征在于,基于计算得到的气膜压强分布,空气轴承的稳态性能参数计算如下:

6.根据权利要求1所述的空气轴承-转子系统中空气轴承表面波纹度优化...

【专利技术属性】
技术研发人员:史江海冯鑫曹宏瑞田维军薛莹
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:

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