【摘 要】
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动静压滑动轴承具有旋转精度高、稳定性好、使用寿命长等突出优点,圆锥动静压轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷,且兼具结构紧凑、调整方便的特点,在主轴和轴瓦之间加入浮环,可进一步提升圆锥轴承-转子系统转速及稳定性,同时降低摩擦功耗。本文以圆锥浮环动静压轴承为研究对象,主要研究内容如下:首先基于层流润滑理论,推导出圆锥浮环动静压轴承内外层油膜的Reynolds方程及相应的边界条件,进而得到内外层油膜的静、
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动静压滑动轴承具有旋转精度高、稳定性好、使用寿命长等突出优点,圆锥动静压轴承能同时承受径向载荷和轴向载荷,且兼具结构紧凑、调整方便的特点,在主轴和轴瓦之间加入浮环,可进一步提升圆锥轴承-转子系统转速及稳定性,同时降低摩擦功耗。本文以圆锥浮环动静压轴承为研究对象,主要研究内容如下:首先基于层流润滑理论,推导出圆锥浮环动静压轴承内外层油膜的Reynolds方程及相应的边界条件,进而得到内外层油膜的静、动特性参数计算公式;建立圆锥浮环动静压轴承-转子系统动力学方程。其次编写C语言程序,对圆锥浮环动静压轴承结构参数进行优化,在优化基础上选定轴承参数,然后在成功解决了偏位角、深腔流量平衡、浮环平衡等多重方程迭代的基础上,求解出圆锥浮环动静压轴承的压力分布、特性参数以及刚度阻尼系数,采用Routh-Hurwite判别准则,求解轴承-转子系统失稳转速。最后根据计算结果设计加工圆锥浮环动静压轴承试件,搭建轴承-转子试验台,采集多工况下流量的变化规律;应用电涡流传感器测得不同工况下圆锥浮环轴承的轴心轨迹以及环速比;借助DASP分析软件求得轴承-转子系统的系统刚度和系统阻尼。理论分析和试验验证结果表明:（1）在偏心率取0.1至0.6时,圆锥浮环动静压轴承端泄流量、承载力、摩擦功耗等均随着轴颈转速的增加而增大;环速比、失稳转速随着偏心率的增加而增加,且失稳转速数值较高,说明圆锥浮环动静压轴承-转子系统具有较好的稳定性。（2）将试验测得的圆锥浮环动静压轴承-转子系统的特性参数与理论计算结果相对比,得到了较为满意的结果;试验测得的轴心轨迹、系统刚度、系统阻尼则表明转子系统运行平稳;以上均验证了理论模型的准确性。本文研究成果对高速精密旋转机械领域圆锥浮环动静压轴承-转子系统的设计和应用具有参考价值。
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