机床与液压

作者：郭俊彪，张康，荣佑民，黄禹

单位：华中科技大学机械科学与工程学院；华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心；华中科技大学机械科学与工程学院；华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心；华中科技大学机械科学与工程学院；华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心；华中科技大学机械科学与工程学院；华中科技大学制造装备数字化国家工程研究中心

关键词：多孔质气浮轴承;静态特性;平均气膜厚度;供气压力

基金：武汉市产业创新联合实验室建设项目（2024050902040447）

为探究石墨多孔质气浮轴承的承载特性，采用ANSYS Fluent仿真软件，建立多孔质气浮垫-气膜承载模型，进行网格划分、边界条件设置，并基于Simple算法分析不同参数条件下石墨多孔质的承载特性，又通过自研多孔质气浮导轨实验台，验证仿真结果的可靠性。结果表明：在其余条件一致的前提下，供气压力从0.4 MPa增大到0.7 MPa，承载力提升约60 N，承载刚度增加约0.6 N/μm；多孔质气浮垫厚度从3 mm增大到6 mm，承载力下降约30 N，承载刚度提高约1.35 N/μm；平均气膜厚度从8 μm增大到16 μm，承载力下降约48 N，承载刚度先增大后减小，气膜厚度从9 μm到10 μm，刚度提升了65%，峰值出现在平均气膜厚度为10 μm处且最大值为3.195 N/μm，气膜厚度从10 μm到12 μm，承载刚度下降了40%， 之后刚度随气膜厚度变化趋于平缓。综合分析，选择气浮垫厚度为3 mm的多孔质气浮轴承，供气压力0.4 MPa，平均气膜厚度控制在10 μm，此时气浮轴承具有较好的静态特性，可以作为气浮导轨的支撑单元，用于测量仪导轨以及红外透镜、封装模具制造等领域。

来源：2025年第13期

《机床与液压》期刊编辑部

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