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小孔节流静压气浮轴承设计与性能分析
Design and performance analysis of small hole throttling aerostatic bearings
- 机械强度 2025年 页码：1-9
- 作者机构：
江苏理工学院，常州 213001
- 作者简介：
仇德中，男，1997年生，江苏扬州人，江苏理工学院在读硕士研究生；主要研究方向为静压气浮轴承；E-mail：1030380688@qq.com。
- 基金信息：国家自然科学基金项目(51975264)
DOI：
中图分类号： TH133.36-
网络出版日期：2025-02-07，
收稿日期：2024-01-16，
修回日期：2024-03-05，
- 稿件说明：
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仇德中，雷卫宁，薛亚平.小孔节流静压气浮轴承设计与性能分析［J］.机械强度，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
QIU Dezhong，LEI Weining，XUE Yaping.Design and performance analysis of small hole throttling aerostatic bearings［J］.Journal of Mechanical Strength，DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.XXXX.XX.001.
摘要
针对单节流孔气浮轴承的性能，深入研究了其设计参数对承载力和刚度的影响，旨在优化气浮轴承的结构设计和性能表现。采用有限元方法对单节流孔气浮轴承进行参数化建模，分析了气腔设计、节流孔直径、供气压力、气膜厚度、节流孔深度、气腔厚度、气腔直径等因素对轴承性能的影响。通过仿真模拟与试验平台测试相结合，验证了各设计参数对轴承性能的影响规律。研究表明，节流孔直径、气膜厚度、供气压力和气腔直径等参数对轴承的承载力具有显著影响，而节流孔深度和气腔厚度对承载力的影响较小。节流孔直径、供气压力、气腔直径和气腔厚度与承载力成正相关，而气膜厚度、节流孔深度等参数与承载力成负相关。此外，具有气腔结构的气浮轴承在承载力和刚度方面远超无气腔结构的轴承。仿真结果与试验数据的一致性良好，验证了所建仿真模型的可靠性与准确性。
Abstract
Focusing on the performance of single-throttle-orifice aerostatic bearings
this study investigates the effects of design parameters on load capacity and stiffness
aiming to optimize the structural design and performance of aerostatic bearings. A parametric model of the single-throttle-orifice aerostatic bearing was developed using the finite element method. The influence of factors such as air cavity design
throttle orifice diameter
supply air pressure
air film thickness
throttle orifice depth
air cavity thickness
and air cavity diameter on bearing performance was analyzed. Simulation and experimental testing were combined to validate the influence of design parameters on bearing performance. The results indicate that throttle orifice diameter
air film thickness
supply air pressure
and air cavity diameter significantly affect the bearing's load capacity
while throttle orifice depth and air cavity thickness have a smaller impact. Parameters such as throttle orifice diameter
supply air pressure
air cavity diameter
and air cavity thickness positively correlate with load capacity
whereas air film thickness and throttle orifice depth negatively correlate. Additionally
aerostatic bearing with air cavity structures exhibit superior load capacity and stiffness compared to those without air cavities. The consistency between simulation results and experimental data confirms the reliability and accuracy of the proposed simulation model.
关键词
小孔节流气浮垫有限元方法承载能力刚度
Keywords
Small orifice throttlingAir floatation matFinite element methodLoad-carrying capacityStiffness
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