PDF《新型环面节流静压气体球轴承压力 分布的实验研究》

? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.

All rights reserved. http://www.cnki.net 第25 卷第4期摩擦学学报Vo l 25, No

4 2005 年7月TR I BOLO GY July,

2005 新型环面节流静压气体球轴承压力 分布的实验研究 郭良斌1,

2 , 王祖温1 , 包钢1 , 李军1 (1. 哈尔滨工业大学 SM C 气动技术中心, 黑龙江 哈尔滨 150001;

2. 武汉科技大学 城市建设学院交通运输系, 湖北 武汉 430070) 摘要: 设计了新型环面节流闭式静压气体球轴承及其测试装置, 特别是球窝上测压孔的分布位置, 介绍了轴承加工工 艺及其制造精度的检测结果, 以及压力分布测试系统的工作原理, 研究了气膜压力分布规律. 结果表明, 实验结果验证 了理论分析方法的正确性. 由于研磨工艺的限制使得试验球窝呈喇叭口状, 造成球窝边缘的实测压力小于理论计算压 力值. 轴承的制造误差、 模型误差以及计算误差是主要的误差来源, 在开发新型结构静压气体球轴承的过程中, 轴承的 制造工艺以及零件的检测技术非常重要. 关键词: 静压气体球轴承;

环面节流;

压力分布测量;

制造精度 中图分类号: TH 133. 36;

TH 117.

2 文献标识码: A 文章编号:

100420595 (2005)

0420364205 静压气体球轴承能够提供三自由度的低摩擦运 动, 是空间飞行器三轴仿真气浮台的关键部件之一 . 环面节流多孔闭式气体球轴承是随国际上微小型卫 星研究的兴起而出现的新型静压气体球轴承 . 闭式气 体球轴承具有整体球窝, 开式气体球轴承则在球窝底 部具有与大气环境相连的排气孔 . 我们的前期研究发 现[1 ] , 闭式气体球轴承气膜中心区域存在流动滞止 区, 滞止区压力基本相等且高于远离供气孔的其它气 膜区域的压力;

而开式球轴承供气孔至球窝内边界的 压力分布与供气孔至球窝外边界的压力分布类似[2 ] , 供气孔到轴承边界气膜压力逐渐从供气压力降至大 气压 . 本文设计了环面节流闭式气体球轴承的实验试 件及气膜压力测量系统, 实际测量了轴承气膜的压力 分布 .

1 实验部分 1.

1 试验轴承的设计 所设计的试验轴承结构如图

1 所示 . 为了保证轴 承气膜厚度的均匀性, 对轴承进行了精密加工 . 球头 和球窝具有相同的径向尺寸, 球形误差应小于

1 Λ m. 为了便于加工, 供气孔设计在球头上, 测压孔设计在 球窝上, 定位销可以确定球窝的周向位置, 定位杆可 以确定轴承在浮起工作状态时球窝瓦片与球头瓦片 的相对位置 . 球头安装在球头杆上, 并用O 形密封圈 F ig

1 Test spherical gas bearing 1. Bearing block, 2. Gland, 3. Location p in, 4. Location rod, 5. Rod w ith bulb, 6. Tap hole, 7. Pressure tap, 8. Seal ring, 9. Bulb, 10. A ir supp ly port, 11. Ball socket 图1试验气体球轴承结构示意图 1. 轴承座, 2. 压盖, 3. 定位销, 4. 定位杆, 5. 球头杆, 6. 螺纹孔, 7. 测压孔, 8. 密封圈, 9. 球头, 10. 供气孔, 11. 球窝 密封. 加压气体从螺纹孔引入, 球头杆上的测压孔专 基金项目: 国家

8632704 项目资助(2002AA 742049). 收稿日期: 2004211215;

修回日期:

2005203218 联系人郭良斌, e2 m ail: guoliangbin@ sina. com. 作者简介: 郭良斌, 男,

1973 年生, 博士, 副教授, 目前主要从事气体润滑技术的研究. ? 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 门为测量球头组件供气腔压力而设计 . 球轴承结构参 数为: 轴承直径