作稳 定性 口６。文献 Ｅ ］ ＿ ＿ Ｔ 对通 常供气 压力 和 气膜 高 度 范 围 内的环 面节流 静压 圆盘 止推 气体 轴承 的动 态 性能参 数 进行 了计 算 。文 献 Ｅ ］ 用 工 程简 化 ８采 算 法按 最大 静 刚度准 则设 计环 面节 流环 状止 推气
为 ， 出气膜 边 界时 的气体 压力 为 Ｐ 。在 供气 流
中 图分 类 号 ： Ｈ１ ３ ３ Ｔ ３．６ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： ６ ４ ３ ４ （ ０ ２ ０ — ０ １０ １ ７ — ６ ４ ２ １ ） １０ ６ —４
静 压 圆盘止 推 气 体 轴 承 中 ， 面 节 流方 式 的 环
排气 孔 ， 有 ４个几 何参 数 ， 仅 即圆 盘外 半径 Ｒ 、 供
譬ｒ等 ＋ ｒ ａ ０ ｒ ｒ ｃ ３ Ｌｄ ０
㈩
１ 数 学模 型
环 面 节流 盘 状 止 推 气 体 轴 承 结 构 如 图 ｌ所 示 ， 气膜 支承 面为 一完 整 的圆盘 ， 其 与环 状 止推气 体 轴 承不 同 ， 圆 盘 中心没 有 与 周 围环 境 相 通 的 其
ｐ／ 。 ｐ。
＝ ＝ ＝
设 个 供 气 孔沿 圆周均 匀 分 布 ， 计算 时 可 则 取 整个 圆 盘 的 １ ２ ／ ｎ为 求 解 域 ， 图 ２所 示 。 式 如
，
（ ） 示 的雷诺 方程 形式 较复 杂 ， 方便 求 解 ， １所 为 可
对 该式 进行 保角 变换 。令 一ｌ ， ｄ 一 ｎ 即 ｒ 畦 ， 一 代
｛
图 １ 环 面 节 流 盘 状 止 推气 体 轴 承 结 构
Ｆｉ．１ Ｓ ｈｅ ａ ｉ ｆｂ ａ ｉ ｇ ｃ ｍ ｔｃ ｏ ｅ ｒｎｇ
入 式 （ ） 可得 求解 域 为标准 矩形 的定常静 压雷 诺 １，
气 体润 滑方 程 ：
（
ａ ａ皇
）＋
ｄ
（
ｏｂ
度 指标 兼顾 流量 、 载力 指标 的设计 原则 ， 出较 承 得
然缩 小产 生局 部压 力损 失 ， 得 气 膜人 口压力 ａ 使 小 于供气 压 力 。 。柱 坐 标 系 下 二维 定 常无 因次 静压 雷诺 气体 润滑 方程 为 ］ ：
佳 的几 何参 数取 值 范 围 。
第３ ５卷 第 １期 ２１ ０ ２年 ２月
武
汉
科
技
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学
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Ｖｏ ． ５， ． １ ３ Ｎｏ １
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｉ ｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＷ ｂ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ 形 通 流截 面 ａ ｈ上 ， ＇ ｄ 由于 通 流截 面 突
体 轴 承 的几 何参 数 。本 文在文 献 Ｅ ］ ８ 的基 础 上 ， 采
用 有 限元算 法 ， 计算 环 面 节流 盘 状 止 推 气体 轴 承 几 何参 数对 其静 特 性 的影 响 ， 照 优 先 考 虑静 刚 依
ｒ
式中： ０为气 膜 中任一 点 的柱 面坐 标 ； 为气 膜 中 任一 点 的无 因次厚 度 ， ＝ ｈ ｈ ，。为特征 气膜 高 ： ／。ｈ ＝ 度； ｒ为 气 膜 中 任 一 点 的 无 因 次 半 径 ， 且 ＝ ： ＝ ｒＲ ； 为 气 膜 中 任 一 点 的 无 因 次 压 力 ， ／
分 布 圆半 径 Ｃ、 气 孔 直 径 ｄ和 供 气 孔 数 。依 照优 先 考 虑 静 刚 度 指 标 兼 顾 流 量 、 载 力指 标 的 设 计 原 则 ， 供 承 得
出较 佳 的 几何 参数 取 值 范 围 。
关 键 词 ： 压 止 推 气体 轴 承 ； 面 节 流 ； 特 性 ； 数 设 计 静 环 静 参
（） ２
由于当 ｒ 时 ， 一０ 保角变换式不存在 ， 故引入
图 ２所示 的无 穷小 半径 Ｒ ， Ｒ 当 趋 于无 穷小 时 ，
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ８ ２ １ － ８２
基 金 项 目 ｉ 北 省 自然 科 学基 金 项 目（０ ６ Ｂ ８ ）武 汉 科 技 大 学 科 学 研 究 发 展 基 金 重 点 资助 项 目 （０ ５ Ｚ ） 湖 ２ ０ Ａ Ａ２ ９ ； ２ ０ Ｘ ２ 作 者 简 介 ： 良斌 （ ９ ３）男 ， 汉 科 技 大 学 副 教 授 ， 士 ．Ｅ ｍａ ：ｕ ｌｎ ｂｎ ｓ ａ ｃｍ 郭 １ ７一 ， 武 博 — ｉ ｇ ｏｉ ｇ ｉ＠ ｉ ．ｏ ｌ ａ ｎ
基 于 静 特 性 分 析 的环 面 节流 静压 圆盘 止 推气 体 轴 承 参 数 设计
郭 良 斌
（ 汉 科 技 大 学机 械 自动 化 学 院 ， 北 武 汉 ，４ ０ ８ ） 武 湖 ３ ０ １
摘 要 ： 保 角 变换 有 限元 方 法研 究环 面 节 流静 压 圆盘 止 推 气体 轴 承 几何 参 数 对 其 静 特 性 的 影 响 。 结果 表 明 ， 用 对承 载 力 和 流 量 影 响 较 大 的 参 数 是 供 气孔 直 径 ｄ和 供 气孔 数 ， 对静 刚度 值 影 响较 大 的参 数 是 无 量 纲 供 气孔
气孑 分 布 圆半 径 Ｒ。 供 气 孑 直 径 ｄ和 供 气 孔 数 Ｌ 、 Ｌ ７ １ ＂ 。定 义无 量纲 供 气孑 分 布 圆半径 Ｃ—Ｒ。Ｒ ， Ｌ ／ 平 均气 膜高 度为 ｈ 。流 入供 气孔 前 的加 压气 体 压力
静 压气体 轴 承具 有 低 刚 度 、 高 阻 尼 和优 良的工 较
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２１ ０ ２年 第 １期
可 以认 为 气 膜 求解 域 等 同 于 Ｒ 到 Ｒ 的 环 形 区
域， 经保角 变换 后 ， 求解 域变 为如 图 ３ 示 的标 该 所 准矩 形 。由半径 Ｒ 展成 的矩 形 求解 域 内边 界 的 极 限就是 圆盘 中心 ， 故可将 Ｒ 边界 视作 对称边 界