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研究生:徐嘉駿
研究生(外文):Jia-Jyun Hsu
論文名稱:液靜壓錐形軸承之設計分析
論文名稱(外文):Design and Analysis on Conical Hydrostatic Bearings
指導教授:康淵康淵引用關係張永鵬張永鵬引用關係
指導教授(外文):Yuan KangYeon-Pun Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:66
中文關鍵詞:靜剛度承載力單向薄膜節流毛細管節流液靜壓錐形軸承
外文關鍵詞:conical hydrostatic bearingcapillary restrictionsingle action membrane restrictionload capabilitystatic stiffness.
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本文探討液靜壓錐形軸承使用毛細管節流器及單向薄膜節流器,改變油腔數目、偏心率、節流器節流參數、薄膜變形係數、長徑比、周向節流面寬度比、軸向節流面寬度比、半錐角等各種設計參數時,對軸承承載能力及靜剛度之影響。
  本文假設主軸靜止,即轉速為零的情況下,以流阻網路法建立各油腔之流量平衡方程式,聯立求解得到各油腔壓力後,經向量計算求得軸承之徑向、軸向承載及靜剛度。
  分析結果顯示,欲提升徑向承載與靜剛度,可增加長徑比、減小軸向節流面寬度比等設計;欲提升軸向承載與靜剛度,可增加長徑比、半錐角、周向節流面寬度比以及減小軸向節流面寬度比,在相同的軸承設計條件下,選用單向薄膜節流器比使用毛細管節流,能得到較好的軸承性能。
In this thesis, the design parameters for the conical hydrostatic bearing using capillary restriction and single action membrane restrictors. The parameters include the number of the recess, eccentricity, restriction coefficient of capillary, restriction coefficient of membrane, membrane compliance length-diameter ratio, half of cone-angle, circumferential land width ratio, and axial land width ratio.
  Assume that the spindle is static. The flow resistance network method is used to establish the flow continuity equations for all recesses. Solving these equations gets the pressure of recesses and obtains the circumferential load capability, axial load capillary and static stiffness.
The analysis result showed that increasing the membrane compliance length-diameter ratio and reducing the axial land width ratio may promote the radial load and the static stiffness. Furthermore, increasing the length-diameter ratio, the half of cone-angle and the circumferential land width ratio as well as reduces the axial width ratio can promote the axial load and the static stiffness. Under the same design parameters, the single action membrane restrictors hold the better performance.
目錄
中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
符號索引 IX
第一章 導論 1
 1.1 研究背景 1
 1.2 文獻回顧 2
 1.3 研究內容及論文大綱 4
第二章 液靜壓錐形軸承分析方法 5
 2.1 膜厚計算 5
 2.2 油墊展開之幾何尺寸 8
 2.3 流阻網路法建立流量平衡方程式 11
  2.3.1 使用毛細管節流器之流量平衡方程式 11
  2.3.2 使用單向薄膜節流器之流量平衡方程式 15
 2.4 解油腔壓力 19
  2.4.1 求解使用毛細管節流器之油腔壓力 19
  2.4.2 求解使用單向薄膜節流器之油腔壓力 21
第三章 液靜壓錐形軸承承載及剛度計算 23
 3.1計算承載之方法 23
 3.2 承載計算 24
  3.2.1 徑向承載 24
  3.2.2 軸向承載 26
 3.3 靜剛度計算方法 27
  3.3.1 使用毛細管節流器之徑向剛度 28
  3.3.2 使用毛細管節流器之軸向剛度 28
  3.3.3 使用單向薄膜節流器之徑向剛度 31
  3.3.4 使用單向薄膜節流器之軸向剛度 31
第四章 結果與討論 33
第五章 結論與未來展望 51
 5.1 研究結論 51
 5.2 未來研究方向 52
參考文獻 53


圖目錄
圖2-1 四腔錐形軸承剖面圖 5
圖2-2 四腔錐形軸承軸向偏位示意圖 6
圖2-3 主軸軸心偏位後之幾何模型 6
圖2-4 第k 油腔及相鄰兩油腔之油區展開圖 9
圖2-5 第k 油腔流量示意圖 12
圖2-6 薄膜節流器示意圖 17
圖3-1 第k 油腔及相鄰兩油腔的壓力分佈圖 23
圖4-1 使用毛細管節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(半錐角ψ 為
參數,δc = 20 ,B = 0.25 , n = 6 , γ a = γ c = 0.5 ) 36
圖4-2 使用毛細管節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(毛細管節流
參數為參數,B = 0.25, ψ = 15o, 0.5 γ a = γc = , n = 6 ) 36
圖4-3 使用毛細管節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(長徑比B 為
參數,δc = 20 , ψ = 15o, 0.5 γc = γa = , n = 6 ) 37
圖4-4 使用毛細管節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(周向節流面
寬度比γc 為參數,δc = 20,γ a = 0.5,B = 0.25, ψ = 15o,n = 6 ) 37
圖4-5 使用毛細管節流徑向位移ε r 對承載及剛度之影響(軸向節流面
寬度比γa 為參數,δc = 20,n = 6,γ c = 0.5,B = 0.25, ψ = 15o ) 38
圖4-6 使用毛細管節流油腔數目對徑向位移εr 與承載及剛度關係之
影響(δc = 20 , γc = 0.5, ψ = 15o, 0.5 γa = ,B = 0.25) 38
圖4-7 使用單向薄膜節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 2 , γa = 0.5 ,B = 0.25, ψ = 15o, n = 6 ) 39
圖4-8 使用單向薄膜節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 3, γa = 0.5 ,B = 0.25, ψ = 15o, n = 6 ) 39
圖4-9 使用單向薄膜節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 5, γa = 0.5 ,B = 0.25 , ψ = 15o, n = 6 ) 40
圖4-10 使用單向薄膜節流徑向位移εr 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5,
δc = δm =10 , γa = 0.5 ,B = 0.25, ψ = 15o, n = 6 ) 40
圖4-11 使用毛細管節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(半錐角ψ
為參數,δc = 20 , n = 6, B = 0.25 , γ a = γ c = 0.5) 41
圖4-12 使用毛細管節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(毛細管節
流參數δc 為參數,n = 6,B = 0.25,γ a = γ c = 0.5, ψ = 15o )
42
圖4-13 使用毛細管節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(長徑比B
為參數,δc = 20 , γ c = γ a = 0.5, ψ = 15o , n = 6) 43
圖4-14 使用毛細管節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(周向節流
面寬度比γc 為參數,δc = 20,γ a = 0.5,B = 0.25, ψ = 15o ,
n = 6) 44
圖4-15 使用毛細管節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(軸向節流
面寬度比γa 為參數,δc = 20 , ψ = 15o , 0.5 γ c = ,B = 0.25 ,n = 6) 45
圖4-16 使用毛細管節流油腔數目對軸向位移εa 與承載及剛度關係之
影響(δc = 20 , γ c = 0.5, ψ = 15o , 0.5 γ a = , B = 0.25 ) 46
圖4-17 使用單向薄膜節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 2 , γ a = 0.5,B = 0.25, ψ = 15o , n = 6) 47
圖4-18 使用單向薄膜節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 3, γ a = 0.5,B = 0.25, ψ = 15o , n = 6) 48
圖4-19 使用單向薄膜節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 5, γ a = 0.5,B = 0.25 , ψ = 15o , n = 6) 49
圖4-20 使用單向薄膜節流軸向位移εa 對承載及剛度之影響(γ c = 0.5
,δc = δm = 10, γ a = 0.5,B = 0.25 , ψ = 15o , n = 6) 50
參考文獻
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