基于仿真和正交试验的空气静压径向轴承承载能力研究

2013-07-21司东宏张武果段明德

轴承 2013年6期

司东宏，张武果，段明德

(1.河南科技大学，河南洛阳 471003；2. 三一重通机械有限公司，上海 201400)

空气轴承是高速主轴系统中重要的支承部件，不仅具有摩擦因数小，运动精度高，寿命长等特点，而且可以在很宽的温度范围和恶劣的环境中工作[1]。因此，在超精密加工、高速支承等领域显示出了广阔的应用前景。

空气静压轴承采用外部压缩空气供气，利用压缩空气通过节流器时产生的节流效应，使轴承具有承载力。文献[2-7]对轴承的承载特性进行了研究，文献[5]利用FLUENT软件建立摆角铣头静压气体轴承的模型，仿真分析了轴承偏心距、气膜厚度对轴承承载力、刚度和流量的影响。文献[2]采用有限差分法计算了空气静压径向轴承内气膜的压力分布，研究了供气压力、节流孔直径对轴承承载力和刚度的影响。

在以往的文献中，人们对空气静压径向轴承的研究主要集中在主参数对其承载性能的影响规律上，各个参数影响力的主次关系通常被忽略。此外，在高速支承领域，空气静压径向轴承的承载力偏低仍是需要解决的问题之一。下文利用基于有限体积法的计算流体力学(CFD)软件FLUENT求解轴承气膜内的压力分布[8]；运用正交试验法设计试验方案[9]，进行仿真试验，分析轴承主参数对其承载能力的影响。