氣體動(dòng)靜壓軸承的動(dòng)力學(xué)及熱力學(xué)

內(nèi)容概要

長期以來工業(yè)應(yīng)用的軸承都是不可壓縮的液體潤滑膜軸承，但是它有許多局限，所以在近代超高速、超精密的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)氣體膜潤滑軸承便應(yīng)運(yùn)而生。本書全面研討氣動(dòng)膜潤滑軸承，全書除《引論》外有6章：第1章介紹氣體軸承的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)；第2、3章介紹氣體動(dòng)靜壓軸承的Reynolds潤滑方程和其攝動(dòng)解法；第4、5章介紹氣體動(dòng)靜壓軸承穩(wěn)定性分析的攝動(dòng)方法和靜態(tài)特性的ΠH線性化方法；第6章介紹氣體潤滑的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的ΠH線性化方法。全書語言通順、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、概念清晰、科學(xué)性強(qiáng)，適合研究軸承的科學(xué)和工程技術(shù)人員參考。

作者簡介

池長青，男，江蘇省南京市人，1934年1月生，漢族。1958年畢業(yè)于北航飛行器動(dòng)力系火箭發(fā)動(dòng)機(jī)專業(yè)，1958-1978任北航火箭系和飛行器動(dòng)力系助教，1978-1982任北航火箭系和飛行器動(dòng)力系講師，1982-1985任北航機(jī)電工程系講師，1985-1989任北航機(jī)電工程系副教授，1989任北航機(jī)電工程系教授。校學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，北航學(xué)報(bào)編委。

書籍目錄

引論第1章  氣體軸承的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)  1.1  概述  1.2  氣體動(dòng)壓軸承的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)  1.3  氣體靜壓軸承的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)  1.4  氣體軸承內(nèi)的熱力過程    1.4.1  概述    1.4.2  氣體軸承內(nèi)摩擦的影響——熱力學(xué)第一定律    1.4.3  氣體軸承的效率  1.5  氣體靜壓軸承內(nèi)的熱力學(xué)過程  1.6  氣體動(dòng)壓軸承內(nèi)的熱力學(xué)過程    1.6.1  氣體動(dòng)壓軸頸軸承內(nèi)的流場(chǎng)    1.6.2  氣體動(dòng)壓軸承內(nèi)的熱力學(xué)多變過程    1.6.3  具有軸向槽的氣體動(dòng)壓軸頸軸承的計(jì)算  1.7  氣體動(dòng)靜壓軸承內(nèi)的熱力學(xué)過程    1.7.1  概述    1.7.2  動(dòng)靜壓軸頸軸承內(nèi)的流動(dòng)過程第2章  氣體動(dòng)靜壓軸承的Reynolds潤滑方程  2.1  Reynolds潤滑方程的一般形式    2.1.1  概述    2.1.2  Reynolds潤滑方程的一般形式  2.2  氣體動(dòng)靜壓軸承的Reynolds潤滑方程    2.2.1  氣體動(dòng)靜壓軸承的熱力學(xué)過程    2.2.2  氣體動(dòng)靜壓軸承的Reynolds潤滑方程    2.2.3  全周軸頸軸承的邊界條件和初始條件第3章  氣體動(dòng)靜壓軸承Reynolds潤滑方程的攝動(dòng)解法  3.1  概述  3.2  分析氣體軸承的微擾法    3.2.1  微擾法分解Reynolds潤滑方程    3.2.2  微擾法分解Reynolds潤滑方程的邊界條件    3.2.3  軸承間隙內(nèi)的質(zhì)量守恒條件  3.3  穩(wěn)態(tài)Reynolds潤滑方程(3.3)的一階攝動(dòng)解    3.3.1  參考坐標(biāo)系和方程（3.3）的解    3.3.2  一階攝動(dòng)方程的求解——單排供應(yīng)的對(duì)稱軸頸軸承    3.3.3  單排供應(yīng)的軸頸軸承穩(wěn)態(tài)壓力p0的解式（3.86）中的系數(shù)A1j～A4j、B1j、B2j  3.4  單排供應(yīng)的氣體動(dòng)靜壓軸頸軸承的承載能力和姿態(tài)角  3.5  單排供應(yīng)的氣體動(dòng)靜壓軸頸軸承的摩擦  3.6  附錄    3A1  穩(wěn)態(tài)壓力解式（3.86）中的系數(shù)A1j～A4j和B1j、B2j    3A2  有關(guān)承載力的積分第4章  氣體動(dòng)靜壓軸承穩(wěn)定性分析的攝動(dòng)方法  4.1  概述  4.2  氣體動(dòng)靜壓軸承潤滑膜反力的線性表示方法    4.2.1  潤滑膜剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的定義    4.2.2  剛度系數(shù)與阻尼系數(shù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換  4.3  滑動(dòng)軸頸軸承支持的單圓盤轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)方程    4.3.1  運(yùn)動(dòng)方程    4.3.2  潤滑膜的當(dāng)量剛度系數(shù)和當(dāng)量阻尼系數(shù)所表示的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)方程    4.3.3  潤滑膜的穩(wěn)定性    4.3.4  轉(zhuǎn)子的自由振動(dòng)  4.4  滑動(dòng)軸承支承的單圓盤轉(zhuǎn)子在第一臨界轉(zhuǎn)速和第二臨界轉(zhuǎn)速下的共振  4.5  當(dāng)量剛度keq和當(dāng)量阻尼deq的計(jì)算  4.6  氣體動(dòng)靜壓軸頸軸承的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的微分方程和定解條件  4.7  方程（4.81）～（4.84）在實(shí)用中的特殊情況    4.7.1  氣體動(dòng)靜壓軸承的理想極端情況    4.7.2  氣體動(dòng)壓軸承和ν1=ν的氣體動(dòng)靜壓軸承    4.7.3  不可壓縮的液體動(dòng)靜壓軸承  4.8  潤滑膜的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)，固定參照坐標(biāo)系的選擇    4.8.1  潤滑膜剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的積分式    4.8.2  臨界條件下的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)    4.8.3  剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的固定坐標(biāo)參照系的選擇第5章  氣體動(dòng)靜壓軸承靜態(tài)特性的ΠH線性化方法  5.1  Reynolds潤滑方程的ΠH線性化形式  5.2  定解條件  5.3  微擾方法分解微分方程（5.15）  5.4  穩(wěn)態(tài)方程（5.26）的分解及其定解條件    5.4.1  方程（5.26）的齊次部分和非齊次部分    5.4.2  定解條件    5.4.3  齊次方程（5.31）的通解  5.4.4  非齊次方程（5.32）的特解  5.5  雙排供應(yīng)的對(duì)稱動(dòng)靜壓軸承    5.5.1  壓力分布函數(shù)    5.5.2  雙排供應(yīng)的對(duì)稱的氣體動(dòng)靜壓軸承的承載能力  5.6  附錄194    5A1  關(guān)于Aij、Bij(j≠1)的值    5A2  關(guān)于Ai1、Bi1的值第6章  氣體潤滑膜的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)的ΠH線性化方法  6.1  概述  6.2  擾動(dòng)量的微分方程    6.2.1  動(dòng)靜壓軸承的擾動(dòng)潤滑方程    6.2.2  特殊情況  6.3  擾動(dòng)量微分方程的定解條件    6.3.1  動(dòng)靜壓軸頸軸承的定解條件    6.3.2  特殊情況的定解條件  6.4  臨界狀況    6.4.1  概述    6.4.2  臨界狀況下的擾動(dòng)微分方程    6.4.3  臨界狀況下的定解條件  6.5  擾動(dòng)量s′和P′的關(guān)系  6.6  剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)    6.6.1  有量綱的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)    6.6.2  量綱為1的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)

章節(jié)摘錄

第1章　氣體軸承的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)1.1 概 述氣體軸承在理論分析上比液體軸承復(fù)雜，主要原因有兩方面：①氣體軸承的Reynolds潤滑方程是二階非線性偏微分方程，在數(shù)學(xué)上還不能得到精確的解析解，即使采用數(shù)值計(jì)算，也相當(dāng)困難。②氣體軸承的分析不能單由Reynolds潤滑方程解決，因?yàn)镽eynolds潤滑方程只決定動(dòng)力學(xué)方面的問題，而有關(guān)的熱力學(xué)問題，尚須補(bǔ)充熱力學(xué)方程。但是準(zhǔn)確地給出氣體軸承的熱力學(xué)方程是很難做到的，因?yàn)樵跉怏w潤滑膜厚度只有幾微米到十幾微米的情況下，氣體流動(dòng)的主要特征就是黏性。潤滑劑的黏性是滑動(dòng)軸承產(chǎn)生承載能力的基本因素，所以任何滑動(dòng)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)都離不開摩擦。使軸旋轉(zhuǎn)的外部驅(qū)動(dòng)功率，通過黏性摩擦轉(zhuǎn)換為熱能。這種摩擦熱的一部分通過對(duì)流換熱而傳入軸承和軸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，另一部分則成為氣體潤滑劑的內(nèi)能。所以氣體軸承內(nèi)的熱力學(xué)過程是一種不可逆的熵增加過程。準(zhǔn)確地確定這種過程非常困難，因此通常的做法是采用兩種假設(shè)的極端情況來得到軸承性能的上限和下限，此即所謂的理想絕熱潤滑和等溫潤滑，而真正接近實(shí)際情況的是介于這兩者之間的多變過程。氣體潤滑劑的可壓縮性質(zhì)決定了氣體軸承與液體軸承的許多不同點(diǎn)：(1)氣體軸承的承載能力比液體軸承的低，但是氣體軸承的摩擦很小，所以氣體軸承非常適合于高速輕載的場(chǎng)合。

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