二维分析：垂直微冲击对静压气浮轴承稳定性的影响

本文主要探讨了"平面静压气浮轴承垂直微冲击的稳定性"这一主题，发表于2011年的《清华大学学报(自然科学版)》第51卷第6期。作者李陆军、张鸣、胡金春和未煌来自清华大学精密仪器与机械学系及摩擦学国家重点实验室，他们针对气浮轴承在垂直微冲击下的稳定性问题进行了深入研究。 研究采用了线性摄动法，这是一种数值分析方法，通过构建包含稳态Reynolds方程、扰动Reynolds方程以及轴承运动方程的微扰动分析模型。Reynolds方程是描述流体流动的基本方程，用于计算气膜内的压力分布和气膜厚度。通过COMSOL Multiphysics软件中的PDE（偏微分方程）模块，研究人员模拟并得到了气浮轴承受到垂直微冲击后的动态响应，即气膜内压强和气膜厚度随时间的变化规律。 仿真试验结果显示，垂直微冲击对轴承的振动频率和阻尼系数的影响不大，这两者主要受气膜厚度和供气压强控制。无论冲击强度如何，轴承的振动频率大约固定在200Hz，这是其固有频率，反映了轴承的内在物理特性。随着供气压强的增加，轴承的阻尼系数减小，这意味着气压对减振性能有显著影响。当气膜厚度保持在5μm时，供气压强低于0.8MPa时，轴承表现出稳定的阻尼效果；当压强等于0.8MPa时，达到临界状态，阻尼系数为0；而超过这个值，阻尼系数变为负，意味着轴承进入不稳定状态。 文章的关键点集中在气浮轴承的稳定性分析，特别是如何通过微扰动分析来理解外部因素如垂直微冲击对轴承性能的影响，这对于设计和优化这类高精度设备具有实际意义。此外，文中还提到了Reynolds方程在理解和预测气体润滑系统动态行为中的核心作用，以及如何通过数值模拟技术来量化这些动态特性。这项研究对于提升气浮轴承在工业应用中的可靠性和精度具有重要的理论支持价值。