密集微孔与气膜间隙调制对轴承性能影响研究数据气超高转速气浮电主轴在切削加工过程中受交变载荷作用,精密 / 超精密加工场景对气浮轴承的气膜刚度、承载能力等动静态性能提出了更高要求。本研究依托前期气膜间隙调制下密集微孔节流特性、超高转速气体力对润滑流场影响两项研究基础,旨在提出可有效抑制孔后涡流的微孔参数与间隙调制方案,为高性能气体静压主轴设计提供核心支撑。
研究过程中提出了适配超高速工况的微孔密集度、布局方式及气膜间隙调制方案,可有效抑制孔后涡流、优化气膜润滑特性;通过自主开发的气膜润滑流场特性分析程序,求解固定供气压力下宽转速范围内,间隙调制后的轴承承载能力与静态刚度特性;采用摄动法计算轴承动刚度与动阻尼,获取不同幅值、频率干扰力作用下的轴承动态性能,系统验证了密集微孔轴承相对传统小孔轴承的性能优势。
数据集涵盖三类核心内容:一是气体静压轴承气锤自激振动研究数据,包含不同工况下振动响应特性、抑制效果验证数据;二是密集微孔气体静压锥形轴承润滑特性研究数据,覆盖静动态压力分布、承载能力、刚度阻尼等全性能计算结果;三是性能考核与过程溯源数据,包含闭式止推轴承刚度≥30N/μm、径向轴承平移刚度≥28N/μm 的考核指标验证数据,及全研究过程的模型、参数与验算数据。
本数据集可为高性能气体静压主轴结构设计与性能优化提供支撑,适用于超高速精密电主轴研发、气浮轴承结构迭代等场景体静压轴承气锤自激振动研究、密集微孔气体静压锥形轴承润滑特性研究,闭式止推轴承刚度≥30N/μm,径向轴承平移刚度≥28N/μm。对应的考核指标内容和研究过程数据。
内置式高速主轴电机气隙磁场调制及热管理数据集内置式高速主轴电机多维电磁力产生机理与影响规律研究;高速永磁同步电机电磁热设计方案及测试;高速电机多物理场耦合设计方法;高速电机损耗与发热机理;高速电机气液复合冷却结构;高速主轴内置旋转热管传热建模理论。以及指标对应的内置式高速主轴电机气隙磁场调试及优化方法研究报告1份、宽转速内置式主轴电机的热管理方法及冷却散热优化设计报告一份、发明专利3项、学术论文8篇,培养硕士6人,博士2人。电机多物理场设计的磁密云图、损耗、输出转矩和三相电压。对应工况下的散热数据和温度、速度工况的云图。
气膜间隙调制下密集微孔节流特性研究数据气体静压轴承依靠气室气体经节流孔喷出后在轴承表面形成润滑气膜,内部流场状态直接决定轴承承载能力、刚度等核心性能。传统伯努利计算方法忽略粘性耗散效应,难以精准量化微孔节流系数,制约了密集微孔型气体静压轴承的设计优化。本数据集围绕气膜间隙调制下的密集微孔节流特性开展系统研究,旨在破解节流特性量化难题,为轴承结构设计提供数据支撑。
本数据集基于计算流体动力学方法完成气膜微观润滑流场精确数值仿真,通过大量单孔轴承 CFD 仿真验证,结合泰勒公式与多项式插值提出混合计算方案,量化了节流加速过程中粘性压力耗散与惯性效应导致的出口压降,构建高精度四变量损失系数函数,并拓展建立了从微尺度流动物理到宏观轴承设计的跨尺度高效计算框架。
数据集涵盖三类核心内容:一是密集微孔气体静压轴承润滑流场理论建模数据,包含控制方程推导、边界条件设定、模型参数校验等全研究过程数据;二是微孔节流流量系数研究数据,覆盖不同微孔直径、密集度、分布方式、气膜间隙、供气压力工况下的流量系数、压力降、涡流强度、流速流量等计算结果;三是润滑特性数值仿真数据,包含不同转速下三维非线性非定常流动特性、流动分离状态、孔后气流耦合作用、漩涡脱落规律等仿真结果,同步配套完整考核指标数据。
超高速精密空气轴承电主轴整体设计方法数据采用直线轴承作为锥形轴承径向高刚性支承而轴向高精度滑动,采用压电陶瓷高精度轴向驱动;预设的2 面位移传感器可实现在线动平衡测试的同时可以作为锥形轴承轴向位移闭环控制研究轴承与电机的布局设计以及提高电机性能的气隙磁场调制技术,获得高功率密度的同时实现轴系高稳定性包括围绕指南指标制定了超高速精密空气轴承电主轴三个设计方案,分别是飞盘中置锥形空气轴承电主轴方案、飞盘前置空气轴承电主轴方案、飞盘后置空气轴承电主轴方案进行设计验证。其过程包括针对冷却系统、轴承组件、轴系系统等结构设计优化。最终将最优方案(飞盘后置空气轴承电主轴方案)进行批次装机测试。最终输出包括设计报告1份、发明专利8项、整机装配合格率报告1份、企业相关技术规范1份的成果、技术就绪度报告1份、年度进展报告三份、中期考核报告一份
超高速电主轴在线动平衡测试数据该数据集主要面向超高速精密空气轴承电主轴在线动平衡识别、转子不平衡响应分析和高速主轴振动控制需求建设,服务于电主轴不平衡量识别算法、动平衡测试软件开发及动平衡实验验证研究。数据来源于超高速电主轴在线动平衡测试技术研究过程,以及广州腾创技术服务公司于2026年1月19日完成的软件功能测试。数据在电主轴动力学仿真、CFD计算、振动测试实验、软件测试和数值求解程序开发过程中产生,主要记录了电主轴不平衡振动响应、振动位移信号、不同转速实验结果、轴心轨迹仿真数据、CFD计算数据、不平衡量识别软件及源代码、软件测试报告、相关论文、软件著作权和人才培养材料。该数据集可为超高速电主轴转子不平衡量识别、在线动平衡校正、振动信号处理、轴心轨迹分析和高速主轴稳定运行控制提供数据基础。数据集共包含3个一级子文件夹,发布总容量约为3.9GB
超高速精密空气轴承电主轴工艺方法研究数据本数据集主要面向超高速精密空气轴承电主轴的国产化研发与性能验证需求建设,依托国家重点研发计划项目支持,针对国内在超高转速与中低速大扭矩工况兼顾方面的技术空白,以及高端电主轴长期依赖进口的迫切问题而构建。
数据集基于项目研制的超高速精密空气轴承电主轴整机产品、专用高精度零部件校验平台及检测设备产生,系统记录了从核心零部件制造到整机性能测试的全流程数据。
零件加工前分析、工艺路线、零件检测及验证过程,主要内容包括5大部分:
(1)设计输入需求与加工工艺对比分析(针对整设计对整机性能需求,拆分核心整机设计参数指标,转速、轴向刚度、径向刚度、主轴径跳、主轴端跳等指标,反推关键零部件需满足精度要求,涵盖轴芯、轴承、定子、机体等关键零件的形位公差及粗糙度等,再对各关键零件进行可制作性分析);
(2)关键零件加工工艺方法研究(针对轴芯、轴承、定子、机体等关键零件经难点分析,制定工艺路线及按需进行工艺可行性分析、科学性分析与经济性分析,另关键工艺环节与参数优化);
(3)装配工艺方法研究(涵盖装配技术难点分析、制定装配工艺路线、关键装配工艺环节与参数优化、装配过程检测手段与条件、装配工艺可行性、科学性与经济性分析)。
(4)工艺规范与质量控制(涵盖加工工艺规范、装配工艺规范、质量控制方法、检测条件与手段)
(5)指标符合性验证及结论(包含零件检测,整机指标自检、品保检及收集的第三方性能测试验证、稳定性及寿命验证)
成果包括3大项:
(1)超高速电主轴产品及第三方检测报告(对主轴整机性能进行功率、转速、轴向刚度、径向刚度、主轴径跳、主轴端跳等指标进行第三方检测)
(2)超高速精密空气轴承电主轴工艺方法研究报告(包括整机性能指标和关键零部件加工精度指标两部分,并输出零件加工工艺流程卡和装配指导书,最终经专家评审通过)
(3)节流器第三方检测(实测0.022mm,符合0.15-0.05mm的要求)
超高转速条件下气体惯性力与粘性剪切力对气膜润滑流场影响研究数据转子超高速旋转时气体惯性效应显著,气膜流场受惯性力、粘性剪切力共同作用呈现复杂非线性特征,传统润滑模型未充分考虑多场耦合与制造误差影响,难以精准预测轴承动态性能,制约超高转速气浮轴承的设计优化。本数据集旨在系统揭示超高转速条件下气体惯性力、粘性剪切力对静动压混合润滑流场的影响规律,为超高速气浮轴承研发提供核心数据支撑。
研究中将气体惯性力、粘温特性、滑移效应引入润滑控制方程,耦合转子运动方程、能量方程与热传导方程,兼顾表面粗糙度与制造误差的影响,采用加权余量法(伽辽金法)降阶结合有限元法离散求解,构建高精度气膜厚度模型与转子动力学方程,开发转子形心运动轨迹专用求解程序,实现了复杂流场与轴承动态特性的高效数值计算。
数据集涵盖三类核心内容:一是密集微孔气体静压轴颈轴承润滑特性研究数据,包含不同工况下气膜压力场、速度场、温度场及主轴热变形分布的完整计算结果;二是结构参数对高速稳定性的影响规律数据,覆盖微孔直径、密集度、分布方式、气膜间隙、供气压力、转子转速等多参数下的流场特性与稳定性变化规律;三是超高速静动压混合润滑条件下密集微孔节流机理研究报告,系统总结了惯性力与粘性剪切力的作用机制与影响规律
超高速精密空气轴承电主轴工径向和轴向非接触加载刚度测试技术数据该数据集主要面向超高速精密空气轴承电主轴径向、轴向非接触加载刚度测试和回转精度评价需求建设,服务于气浮电主轴承载性能测试、刚度评价方法研究和高精度非接触加载测试平台验证。数据来源于超高速精密空气轴承电主轴径向和轴向非接触加载刚度测试技术研究过程,以及广州腾创技术服务公司于2026年1月19日完成的径向和轴向非接触加载刚度测试。数据在电主轴刚度测试、回转精度测试、第三方性能验证及相关成果整理过程中产生,主要记录了7个刚度测试数据、6个回转精度测试数据,以及论文、专利证明和人才培养证明等成果材料。该数据集可为超高速空气轴承电主轴在气膜支承条件下的径向刚度、轴向刚度、回转精度、非接触加载测试方法及测试装置设计提供数据支撑。数据集共包含3个一级子文件夹,发布总容量约为117.88 MB