1997 Fiscal Year Annual Research Report
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09650146
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
大石 進 青山学院大学, 理工学部, 教授 (70094258)
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| Keywords | 空気静圧軸受 / レイノルズ方程式 / エネルギ方程式 / 有限要素法 / 温度 / 圧力 |
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| Research Abstract |
軸受すきま内の空気の温度に関する支配方程式はエネルギ方程式,主軸とハウジングのそれは熱伝導方程式であり,それぞれ3次元問題として解く必要がある.そして,エネルギ方程式を解くためには,そこに含まれる圧力や流速あるいはそれらの勾配の項を求める必要があるが,それらを解析的あるいは実験的に求めることは困難である.
そこで平成9年度はまず,空気膜の圧力分布を有限要素法を用いて圧縮性レイノルズ方程式から求めることとし,プログラムの開発を行った.プログラムの検証は無限幅軸受の解析解と比較することによって行った.圧力分布が求まれば,これから流速やその勾配などを求めることができる.
温度分布の解析は空気膜とハウジングについて有限要素法を用いて行うこととする.この場合,空気膜とハウジングを別々にモデル化して計算すると,空気膜とハウジングの界面における境界条件である温度と熱流束の合理的な与え方がない.そこで,両者を一体としてモデル化することとし,空気膜の厚さに応じて要素分割すると全体の要素数が非常に多くなり,計算が困難になる,という問題を克服するために,空気膜部分のみを細かく分割して求めた圧力,圧力勾配,流速,流速勾配などの節点値を,一体としたモデルの空気膜部分に間引いて引き渡す方法を考案した.
計算領域の大きさや境界条件を定めるためには,温度分布の実測が不可欠と考えられる.このため,エア-スピンドルユニットを試作し,測定対象は前部ジャーナル軸受とし,空気膜およびハウジングのできるだけ多くの部分の温度を熱電対で,併せて軸受内二個所の圧力と主軸およびハウジングの変位を測定した。
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