多孔材料渗透率分布特征对多孔质气体轴承性能影响研究.pdf

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中文摘要
气体静压轴承能够满足精密加工机械和测量仪器机械部分的高精度、高速
度、高分辨率、等方面的要求,而多孔质气体轴承因其特殊的节流效果,比传统
的小孔节流气体轴承具有更大的承载力,显示出了巨大发展前景。本文针对多孔
材料渗透率这一影响多孔质气体轴承性能的主要因素进行了理论和实验研究,主
要完成了以下工作:
(1)通过分析本课题多孔材料毛细管通道中气体流动机制,确定了多孔材
料内部气体流动存在滑移流的可能性,对已经建立的渗透率表达式进行了滑移流
修正;利用表面三维轮廓求解分形维数,以及借助气泡法实验计算多孔材料最大
孔隙,最后计算得渗透率理论值,并通过渗透率测试实验对理论计算进行验证。
(2)对铜颗粒压制的多孔材料试块进行渗透率测试,研究不同粒径铜颗粒
压制的多孔材料渗透率的一般规律,以及不同的加工工艺对多孔材料渗透率的影
响。
(3)对表面不同加工状态的多孔质气体轴承进行加载实验,分析铣削、研
磨对承载力和刚度的影响;同时通过气体轴承圆周上均匀分布 6 个测试点的气膜
厚度分析,确定了气体轴承工作中存在倾斜现象;通过多孔材料分割实验,对表
面加工后多孔材料渗透率分布不均匀特性进行了分析,从而解释了气体轴承倾斜
的现象,并研究了表面不同加工状态对多孔质气体轴承倾角的影响。
(4)针对本课题多孔材料渗透率分布不均匀特性,对其进行了多重分形性
分析,并通过建立多孔材料的多重分形谱来研究多孔材料孔隙分布不均现象。
本文研究内容为多孔质气体轴承的研究制造提供了理论和实验依据,同时为
多孔介质渗透率及其分布研究提供了基础。

关键词:多孔质气体轴承渗透率分形理论承载力气体轴承倾角
多重分形

I
ABSTRACT
The aerostatic bearing meets the requirements of high precision, high speed and
high resolution of the precision processing machinery and the mechanical part of
measuring instruments. What's more, for the special throttling effect of the porous air
bearings, it has a greater carrying capacity than the traditional pensated gas
bearings and shows great development prospects. In this paper, as regards to the
permeability of porous materials the main factors that affect the performance of
porous gas bearings, theoretical and experimental research have been carried out,
mainly the following tasks pleted:
Through the analysis of the mechanism of the gas flow in the capillary channel
of porous material, the possibility of the existence of slip flow inside the porous
material has been pro