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研究生:鄭文宗
研究生(外文):Wen-Zong Zheng
論文名稱:止推軸承動壓效應之分析
論文名稱(外文):Analysis of thrust bearings areodynamic effect
指導教授:陳明飛陳明飛引用關係
指導教授(外文):Ming-Fei Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機械工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:動壓軸承止推軸承數值分析法有限差分法
外文關鍵詞:aerodynamic bearingthrust bearingnumerical analysisF.D.M.
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本篇論文為針對不同形式之動壓止推軸承(階梯形、傾斜形及階梯傾斜形)進行理論分析,利用所得結果作為設計動壓止推軸承之依據。理論分析方面,利用有限差分求解雷諾方程。求軸承內壓力分佈,再經由辛普森數值積分(Simpsons’ Rule)得軸承承載能力及剛性等性能。依據本文分析,動壓止推軸承之結果如下:
(1) 增加動壓止推軸承承載能力有下列四種方式:
1. 降低軸承間隙
2. 轉速增加
3. 增加軸承尺寸大小
4. 降低軸承間隙與槽深比值
(2) 傾斜形動壓止推軸承性能皆大於其它兩種(傾斜階梯形、階梯形)形式,但傾斜形動壓止推軸承在加工製作上卻比其他兩種形式較為不易。
(3) 動壓止推軸承分成的等份數而言,七等份所產生的性能優於四等份的動壓止推軸承的性能,對於傾斜階梯形動壓止推軸承而言(階梯槽部分圓弧角度B=8.57優於(階梯槽部分圓弧角度B=12.85)。

In this paper, an investigation into the different types of aerodynamic thrust bearings is presented by describing a numerical method in which Reynolds’ equation was solved in finite difference form. The theoretical method developed is capable of calculating the pressure distribution in the gas-lubricated film. Moreover the load-carry capability as a separating force and the stiffness of aerodynamic thrust bearings are found out by Simpsons’ Rule. According to this paper analysed, aerodynamic thrust bearings’ results are following:
1. There are four methods to add aerodynamic thrust bearings’ load-carry capability as a separating force.
(1) Reducing gas-lubricated film.
(2) Adding revolution.
(3) Adding aerodynamic thrust bearings dimensions.
(4) Reducing ratio of the gas-lubricated film and the grooved depth.
2. Tilting bearing effects are better than other two types(step bearings、tilting-step bearings), but they are manufactured hard than other two types.
3. For division of the aerodynamic thrust bearings, seven divisions’ effects are better than four divisions. And tilting-step bearings effects (arc angle of the step grooved B=8.57)are better than (arc angle of the step grooved B=12.85).

封面內頁
中文摘要………………………………………………………… Ⅰ
英文摘要………………………………………………………… Ⅲ
目錄……………………………………………………………… V
圖目錄…………………………………………………………… IX
表目錄……………………………………….…………………… ⅩX
符號說明………………………………………………………… XIX
第一章 緒論
1-1 前言………………………………………………….. 1
1-2 文獻探討………………………………….………….. 2
1-3 研究目的…………………………………………….. 3
1-4 研究步驟與方法…………………………………….. 3
1-5 論文綱要…………………………………………….. 4
第二章 動壓氣體軸承基本理論及應用
2-1 氣體軸承原理…………..…..……………………. 6
2-2 動壓止推軸承的種類……..………………………. 7
2-3 氣體軸承基本方程………….……………………. 9
2-3-1 Navier-Stokes方程…………………………… 10
2-3-2連續性方程………………………...…………..... 13
2-3-3 狀態方程式………………..…………………….. 16
2-3-4 伯努利方程………………………………………. 18
2-3-5 氣體動黏滯係數…………………………………. 20
2-4 雷諾方程式的推導與比較…………………………… 22
2-4-1 雷諾方程………………………………………… 24
第三章 有限差分法求解雷諾方程式
3-1 有限差分及基礎……………………………………… 27
3-2 雷諾方程座標轉換.………………………………….. 31
3-2-1 柱面座標系中的氣體方程………..……………. 32
3-3 有限差分格式求解雷諾方程式……………………... 35
第四章 階梯形動壓止推軸承靜態結果分析
4-1 階梯形動壓止推動壓軸承….……………………….. 41
4-1-1 四等份階梯形動壓止推軸承……..………...… 41
4-1-2 四等份階梯形動壓止推軸承性能分析……….. 43
4-1-3 七等份階梯形動壓止推軸承…….……………. 52
4-1-4 七等份階梯形動壓止推軸承性能分析……….. 53
第五章 傾斜形動壓止推軸承靜態分析結果
5-1 傾斜形動壓止推軸承……………………………….. 62
5-1-1 四等份傾斜形動壓止推軸承性能分析………… 62
5-1-2 七等份傾斜形動壓止推軸承性能分析………… 71
5-2 傾斜階梯形動壓止推軸承…………………………… 79
5-2-1 七等份傾斜階梯形動壓止推軸承(階梯槽部分圓弧角度B=8.57)性能分析………………… 79
5-2-2 七等份傾斜階梯形動壓止推軸承(階梯槽部分圓弧角度 )性能分析………………… 89
第六章 結論與建議
6-1 結論………………………………………………… 99
6-2 建議………………………………………………… 100
參考文獻…………………………………………………………… 101

[1]Koc, E., An investigation into the numerical solution of Reynolds’ lubrication equation with special reference to thrust bearings, Tribology International, Vol. 23, No. 6. pp. 429-437, 1990
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[8]溫詩鑄,摩擦學原理,清華大學出版社,1990
[9]劉育華,靜壓氣體潤滑,哈爾濱工業大學出版社,1990
[10]陳燕生,磨擦學基礎,北京航空航天大學出版社,1991
[11]王云飛,氣體理潤與氣體軸承設計,機械工業出版社,1999
[12]陳育斌,氣體靜壓軸承性能動態性能分析與實驗,大葉大學機械研究所碩士論文,1998
[13]王彥欣,氣靜壓高速主軸止推軸承設計與性能分析,彰化師範大學工業教育學系碩士論文,2000

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13. 溫嘉榮(1999)。資訊與電腦網路科技對教師的衝擊。資訊與教育,第72期,頁10-14。
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