刘 通 董志强

(太原科技大学机械工程学院 山西太原 030024)

空气轴承因其摩擦损耗低，在高转速下运动精度高、振动小、运转平稳，与传统的油润滑轴承相比具有无污染、工作寿命相对较长等优点，广泛用于精密、超精密加工等领域[1-3]。空气轴承以气体作为润滑介质，气体因过滤不充分等原因而携带的细微固体颗粒会对轴承壁面产生冲蚀，导致空气轴承结构变形破坏，影响其在高速运转下的使用寿命[4-6]。

在研究固体颗粒对轴承壁面的冲蚀时，需求解壁面冲蚀速率，由于受到进气压力、主轴转速、颗粒尺寸、气膜厚度等因素的影响，很难求出壁面最大冲蚀速率的解析解[7]。Fluent软件可以较准确地预测流场内部流动情况，如压力场、密度场、流量场的分布随时间变化的规律、特性等，并通过对比分析可以得到一些有实用价值的结论[8]。由于气膜厚度为几十微米，颗粒直径分布为几百纳米到几微米不等，制约了实验的可能性。而使用Fluent软件，由于不需要大量的编程，因而提高了流场求解效率；同时由于Fluent的求解精度比较高，其结果对于后续真实情况下的轴承制造、加工、运转状况分析等都具有实际的指导意义[9]。MANSOURI等[10]基于Fluent探究了污染颗粒对节流阀的冲蚀破坏，结果表明：粒径不同，冲蚀破坏程度呈现不同的规律，随着粒径的增加，其变化规律先增加后降低，但该研究是基于固液两相流。李凯杰[11]针对风力机塔筒冲蚀磨损行为进行研究，分析了冲击速度、颗粒粒径、冲击角度等因素对冲蚀速率的影响，结果表明：冲蚀速率随着气流速度的增加而增加，随着粒径的增大呈现先增加后减小趋势。……