节流粘性强化下气浮支承刚度增强及气锤自激振动抑制机理研究

基本信息
批准号:51905507
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:杨光伟
学科分类:
依托单位:中国工程物理研究院机械制造工艺研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
刚度超精密机床节流粘性静压气浮支承气锤自激振动
结项摘要

Facing the requirement of high stiffness and high reliability for special material processing equipment in major precision physics experiments, there exists a serious problem that the orifice compensated aerostatic bearings are prone to pneumatic hammer with the increasing stiffness. To solve the key problem, a new idea is proposed, which can enhance the stiffness and overcome the phenomenon of pneumatic hammer by increasing restriction viscosity. Based on the idea, the aerostatic bearing with viscous-inertial coupling restrictors is designed. Firstly, to reveal the effect of enhancing restriction viscosity, the influence of interaction between the viscous flow and the inertial flow in the viscous-inertial coupling restrictor on the microscopic flow field is studied by means of numerical simulation and experimental analysis. Secondly, a fluid-solid coupling model of aerostatic bearing with restriction viscosity enhanced is established, and the viscous-inertial flow matching characteristics in restrictor and gas film are also analyzed. Then the mechanism of the enhancing restriction viscosity for the stiffness enhancement and self- excited vibration suppression is explored. Finally, the strategy are presented to improve the stiffness and suppress the self-excited vibration, and the experimental study of aerostatic bearing with viscous-inertial coupling restrictor is also carried out. The research results of this project will provide theoretical and technical support for improving the performance of special ultra-precision machining equipment, and have positive significance for enriching the theory of fluid lubrication.

面向重大精密物理实验对特材加工装备气浮支承高刚度、高可靠性的要求,针对传统小孔节流气浮支承刚度增强容易产生气锤自激振动失稳的难题,提出增强节流粘性效应,实现小孔节流气浮支承刚度提升的同时抑制气锤自激振动的思想。在此基础上,设计一种新型的粘-惯性耦合节流气浮支承结构。首先,采用数值模拟与实验分析的方法,研究粘-惯性耦合节流中气体粘性流动与惯性流动的相互作用对微观流场流动状态的影响规律,揭示节流粘性强化效应作用机理;然后,建立节流粘性强化下气浮支承系统流固耦合模型,探索节流器与润滑气膜内粘-惯性流动匹配特性,探明节流粘性强化下气锤自激振动抑制机理。最后,提出节流粘性强化下气浮支承刚度增强与自激振动抑制策略,并开展粘-惯性耦合节流气浮支承实验研究,实现气浮支承的服役性能提升。本项目研究成果将为提高特材超精密加工装备性能提供理论与技术支撑,对丰富流体润滑理论具有积极的意义。

项目摘要

面向重大精密物理实验对特材加工装备气浮支承高刚度、高可靠性的要求,针对传统小孔节流气浮支承刚度增强容易产生气锤自激振动失稳的难题,提出了增强节流粘性效应,实现小孔节流气浮支承刚度提升的同时抑制气锤自激振动的思想。本项目首先研究并揭示了粘-惯性耦合节流节流强化作用机理。然后建立了粘-惯性耦合节流静压气浮支承数学模型,研究了耦合节流器结构参数对支承微振动特性影响规律,结果表明节流粘性强化效应能够减小气浮支承的微振动。最后,设计并制造了粘-惯性耦合节流静压气浮轴承,研究并揭示了粘-惯性耦合节流对静压气浮支承承载力和刚度影响规律。结果显示,相对小孔节流,粘-惯性耦合节流气浮轴承能在较大的气膜间隙下实现较大承载能力和刚度,并实验验证了理论分析结果。本项目研究成果将为提高特材超精密加工装备性能提供理论与技术支撑,对丰富流体润滑理论具有积极的意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
2

五轴联动机床几何误差一次装卡测量方法

五轴联动机床几何误差一次装卡测量方法

DOI:
发表时间:
3

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

滚动直线导轨副静刚度试验装置设计

DOI:
发表时间:2017
4

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

基于余量谐波平衡的两质点动力学系统振动频率与响应分析

DOI:10.6052/1672⁃6553⁃2017⁃059
发表时间:2018
5

基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

基于非线性接触刚度的铰接/锁紧结构动力学建模方法

DOI:10.19447/j.cnki.11-1773/v.2021.06.005
发表时间:2021

杨光伟的其他基金

批准号:39570467
批准年份:1995
资助金额:8.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

基于复合节流控制的主动气浮支承动刚度形成及其调控机制研究

批准号:51705378
批准年份:2017
负责人:于普良
学科分类:E0505
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于微结构强化节流的静压气体轴承刚度增强机理研究

批准号:51705486
批准年份:2017
负责人:郑越青
学科分类:E0509
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于气膜形状控制的主动气浮支承动刚度增强机制与扰动抑制方法

批准号:51405174
批准年份:2014
负责人:姜伟
学科分类:E0506
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

超精密静压气浮导轨的自激振动机理与设计方法的研究

批准号:50905171
批准年份:2009
负责人:李运堂
学科分类:E0510
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目