[发明专利]一种基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法

权利要求书

1.一种基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，该计算方法为，

S1、定义气体静压轴承内承载单元的结构尺寸，给定气源压力以及气膜厚度参数，并划分网格确定各节点的坐标以及气膜高度；

S2、给定节流孔出口压力P_d的初值；

S3、根据P_d的值计算气膜内压力的分布；

S4、由P_d的值计算气体流入的质量流量，由气膜压力分布计算气体流出质量流量，并计算两者的质量流量的相对误差；

S5、判断质量流量的相对误差是否满足给定精度，若是则进入步骤S6，若否则采用二分法重新修订P_d的值，返回步骤S3；

S6、根据气膜压力的结果计算该气体静压轴承的承载力、竖向刚度、角刚度以及耗气量。

2.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，所述的步骤S1气体静压轴承内承载单元的结构尺寸包括节流孔、气腔、节流槽以及承载单元工作面的尺寸。

3.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，采用MATALB软件编写程序并将上述参数输入该程序内进行仿真。

4.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，所述的耗气量通过气体流入的质量流量减去流出的质量流量求得。

5.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，所述的承载力W的计算公式如下：

其中，P(i，j)为坐标为(i，j)点的压力，P_a为大气压力，x(j+1)为(j+1)点的x轴坐标，x(j)为j点在x轴的坐标，y(i+1)为(i+1)的y轴坐标，y(i)为i点的y轴坐标。

6.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，所述的竖向刚度K的计算公式如下：

其中，ΔW为承载力的变化，Δh气膜高度的变化。

7.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，所述的角刚度的计算公式如下：

其中，K_β为角刚度，Δβ为气体静压承载单元工作面转动的角度变化，ΔM为气体静压承载单元工作面转动Δβ时气膜产生的转矩的变化。

8.根据权利要求7所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，通过有限差分法可求出该倾斜状态下的气膜压力分布，从而求得转矩M为，

其中，P(i，j)为坐标为(i，j)点的压力，β为气体静压承载单元工作面的倾斜角度，x(j)为j点的x轴坐标，Δx为相邻的两个点x轴坐标的差值，Δy为相邻的两个点y轴坐标的差值。

9.根据权利要求1所述的基于有限差分法对气体静压轴承静态特性的计算方法，其特征在于，所述气膜高度的修正公式如下：

其中，H(i，j)为(i，j)点的气膜高度，h为初始气膜厚度，x(j)为j点的x轴坐标，β为承载面倾斜的角度，δ为气腔深度，h_g节流槽深度。