李一飞 尹益辉 张 丹

(1.青海民族大学土木与交通工程学院 青海西宁 810007；2.中国工程物理研究院总体工程研究所四川绵阳 621900；3.青海大学土木工程学院 青海西宁 810016)

小孔节流空气静压支承轴承广泛使用于超精密加工或测量设备，如各类超精密光学镜面的加工设备、光刻机等[1-3]。该类轴承的力学性能对相关设备的使用性能有直接的影响，例如，良好的动力学性能有助于提升轴承运行时的稳定性，并可有效提升加工精度[4-5]。轴承力学性能即轴承气膜抵抗载荷的能力，包括静力学性能与动力学性能，静力学性能主要为轴承的承载力与静刚度，反映气膜抵抗静载荷的能力；动力学性能则包括与外激励相关的气膜刚度、阻尼，反映气膜对动载荷的抵抗能力。轴承具备良好的动力学性能，能够更加有效地抵抗动载荷、维持稳定运转，在工程实践中具有重要价值。

对于空气静压轴承的静、动力学性能，目前已有广泛的研究[6-12]。但由于计算、分析的复杂性，目前对轴承气膜刚度、阻尼等动力学性能的认识仍然不足，尚无法有效支撑轴承设计，故目前在设计中，仍以静力学性能为主要设计目标。在动力学性能研究中，将气膜等效为刚度-阻尼系统[13]，其中刚度、阻尼与外激励频率、节流尺寸、运行参数等轴承参数密切相关，可采用有限元、有限差分法或CFD(Computational Fluid Dynamics)数值仿真方法进行计算[2]。对于有限元或有限差分法，首先利用小扰动理论，引入小位移扰动，将雷诺润滑方程分解为稳态与扰动方程，并根据给定的计算区域与边界条件进行求解，即可得到气膜刚度、阻尼。……