A Finite Element Analysis of Air Bearings Applied in Compact Air Bearing Spindles

Müller, Christopher; Greco, Sebastian; Kirsch, Benjamin; Aurich, Jan C.

doi:10.1016/j.procir.2017.03.337

Cited by 8 publications

(5 citation statements)

References 17 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Đã có nhiều nghiên cứu về động lực học của ổ trục khí tĩnh nhằm cải thiện chất lượng và độ ổn định. Tác giả Christopher Müller đã dùng phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán phương trình Reynolds phụ thuộc vào thời gian và có đưa ra được quan hệ khe hở ổ trục khí tĩnh ảnh hưởng lớn nhất đến độ cứng động học và tải trọng của ổ [1], nghiên cứu của Jianghai Shi và cộng sự đã kết luận rằng sự thay đổi của các hệ số động đóng một vai trò quan trọng trong động lực học của trục chính khi cường độ lực tăng vượt quá một giá trị tới hạn. Ảnh hưởng của khối lượng mất cân bằng đến dao động của trục chính được nghiên cứu dựa trên mô hình đề xuất [2][3][4].…”

Section: Giới Thiệuunclassified

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng tới cân bằng trục trong ổ khí tĩnh

2022

jsthaui

View full text Add to dashboard Cite

Trục chính sử dụng đệm khí có những ưu điểm như ma sát gần như không có, ít sinh nhiệt, tuổi bền cao. Tuy nhiên, vấn đề bôi trơn khí cũng có những nhược điểm tồn tại đó là không ổn định bằng các ổ tương tự bôi trơn bằng chất lỏng; các ổ khí thường chịu tải nhỏ,..., điều đó hạn chế phạm vi sử dụng của ổ khí. Ngoài ra, việc nghiên cứu tính toán ổ khí cũng đang trong quá trình nghiên cứu và thực nghiệm, cũng có những khó khăn nhất định. Khó khăn lớn nhất vẫn là vấn đề khắc phục những dạng mất ổn định do hiện tượng chuyển động vị xoáy của chất khí trong ổ biểu hiện ở xoáy bán vận tốc, xoáy đồng bộ... Trong bài báo này đưa ra phương án cân bằng trục ổ khí tĩnh bằng mô phỏng số và thực nghiệm khả năng tải đến độ cứng vững của ổ khí tĩnh.Từ khóa: Ổ khí quay, cân bằng, rung động đệm khí, tải trọng, cân bằng trục, áp suất khí.

show abstract

Section: Giới Thiệuunclassified

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng tới cân bằng trục trong ổ khí tĩnh

2022

jsthaui

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…For this purpose, the modified Reynold's equation can be transformed in term of radial polar coordinates as given in Eq. (6).…”

Section: Analysis Of the Designed Aerostatic Bearing Using Computational Fluid Dynamics (Cfd) Simulationmentioning

confidence: 99%

“…Further, the authors [5,6] discussed the finite element method to analyze the airflow behavior and pressure distribution within the bearing surface and spindle. This results from the numerical solution show the influence of geometrical characteristics on the performance efficacy of the aerostatic bearing.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Investigating The Effect of Surface Finishing On Performance of Designed Aerostatic Bearing For Its Improved Precision Applications

Jamwal¹,

Singh²,

Arora³

et al. 2021

Preprint

View full text Add to dashboard Cite

Aerostatic bearing is an ultra-precision component that uses a spindle surrounded by a thin film of air. Due to the high accuracy of aerostatic bearing, the demand for these components is very high in electronic, instrumentation, healthcare, and other manufacturing or processing industries. In the present work, the main focused area is on the experimental determination of the effect of roughness parameter on the performance of the aerostatic journal and thrust bearings. To achieve the aim, the aerostatic bearing is designed based on theoretical analysis. The present design is numerically investigated by simulation of airflow in ANSYS Fluent with computational fluid dynamics module. The results from the simulation are validated by the results generated for pressure distribution in previous researches. After performing the finishing on the bearing and spindle surface, the manufactured components are assembled for analysing the variation in radial and axial loads acting on the spindle with the spindle displacement (1-5 μm) in the direction of the load at supply pressures (3-6 bar) in the clearance of 30 μm. For surface improvement of the air bearing, three different techniques are used namely machining, grinding, and magnetorheological finishing. For each roughness reduction technique, the variation in axial and radial loads acting on the spindle is determined with variation in spindle displacement. The experimental results showed the increase in load capacity due to improvement in the surface finish for journal bearing and thrust bearing at 5 µm displacement in the spindle is found to be 0.68 N for machining to grinding and 2.0 N from grinding to magnetorheological finishing respectively. The results determined for the surface finish parameter reveals the effect of surface roughness on the load-carrying capacity of the aerostatic journal and thrust bearing. The current study on the surface finishing of aerostatic bearing is found effective for the applications such as drives in production machines where good grade of surface finish are the major parameters for improving the overall functional efficiency.

show abstract

“…The CFD calculation process's efficiency mainly depends on the generated meshes. The meshes used in the current public research are mainly structured meshes [11][12][13] and unstructured meshes [14,15], but there is no comparison of the simulation effects of different meshes.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Design and Research of Symmetrical Multi-Throttle Thrust Hydrostatic Bearing Based on Comparative Analysis of Various Meshes

Liu

Cao²,

Zou³

et al. 2022

Symmetry

View full text Add to dashboard Cite

Due to the advantages of high rotation accuracy and long life, hydrostatic air bearings are widely used in precision rotation equipment, such as machine tools and turntables. It is imperative to reasonably design the structural size of the bearing, especially as the size of the bearing in the precision turntable determines the bearing capacity of the turntable. At present, commercial CFD software is used chiefly for simulation verification for the design of air bearings. The mesh divided in the simulation calculation has a significant impact on the efficiency of the calculation and determines the accuracy of the final simulation results. Therefore, this paper takes the symmetrical multi-throttle thrust bearing in the precision turntable as the research object and compares and studies the advantages and disadvantages of sliced structured meshes, continuous structured meshes, and unstructured meshes. On this basis, simulation analysis of bearing capacity for different radial equalizing groove lengths, widths, and depths and explores the influence of the structure size of the thrust bearing on its bearing capacity. The study shows that the length and depth of the throttle groove significantly influence the bearing capacity, while the width has little influence on the bearing capacity. Therefore, under the specific cavity volume to ensure the dynamic characteristics of the bearing, the width of the throttling groove should be reduced first, and the length and depth of the throttling groove should be increased to improve the bearing capacity.

show abstract

A Finite Element Analysis of Air Bearings Applied in Compact Air Bearing Spindles

Cited by 8 publications

References 17 publications

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng tới cân bằng trục trong ổ khí tĩnh

Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng tới cân bằng trục trong ổ khí tĩnh

Investigating The Effect of Surface Finishing On Performance of Designed Aerostatic Bearing For Its Improved Precision Applications

Design and Research of Symmetrical Multi-Throttle Thrust Hydrostatic Bearing Based on Comparative Analysis of Various Meshes

Contact Info

Product

Resources

About