悬臂型箔片径向气体动压轴承的性能分析

发布时间：2020-04-15 08:55

【摘要】： 悬臂型箔片气体动压轴承以气体作为润滑剂,摩擦损耗小,特别适合于高速旋转支撑,有着广阔的应用前景。在国外,此种轴承已广泛应用于军事领域和透平膨胀机等高速旋转设备上。但由于其结构复杂,研究困难,加工成本高,其在国内的发展还一直处于研究阶段,还未进行实际生产。因此,积极开展对这种轴承的深入研究有着很重要的现实意义。本论文以弹性力学、摩擦学、有限差分法等相关知识为基础,对悬臂型箔片径向气体动压轴承的静特性,温度场和动特性进行了比较深入的分析,为以后悬臂型箔片气体动压轴承的研究提供一定的理论依据。 本论文主要做了以下工作： 第一,对气体轴承的主要部件——箔片的变形进行深入分析。运用弹性力学中柱形薄壳变形的有矩理论来求解箔片的弹性变形,通过柱壳微元的平衡微分方程、变形几何方程、物理方程联立求得轴承中箔片的变形方程。为进一步求解轴承的各项性能打下基础。 第二,以流体润滑理论为基础,推导得出了可压缩性流体的非定常雷诺方程,并用有限差分法求解此方程,得出刚性面轴承的气膜压力分布,然后将箔片的变形对轴承的气膜压力分布的影响考虑进来,得出悬臂型径向气体动压轴承的气膜压力分布,并以此为基础分析轴承的静特性。为求解轴承的温度场和动特性提供前提。 第三,依据能量方程,建立悬臂型径向气体动压轴承的温度场模型,并用有限差分法求解,然后将温度对轴承性能的影响考虑进来,得出轴承在工作区域内的温度分布。 第四,以轴承动特性的概念为出发点,建立适于研究悬臂型动压径向气体轴承的阻尼和刚度的数学模型,并利用有限差分法求解此动特性方程,求得轴承的动态刚度和动态阻尼系数。
【图文】：

物力来开发研制箔片气动轴承，箔片式气动轴承的优越性能决定了其广阔的发展前景。目前，按照箔片式气体轴承的结构形式可将其分为:悬臂型、张紧型、缠绕型、波箔型和多楔型。图1一2给出了四种形式的箔片式动压气体轴承的结构示意[5}一l8]。机架帅)张紧型〔b)悬臂型(办多楔型(d)缠绕型图1一2箔片式气体轴承的主要结构形式(l)张紧型(Tension肠pe)1928年英国 ThomsonHouton公司的A.A.Pollock首次发明并制造出了张紧型箔片径向气体动压轴承，对它的理论研究是由 BlockH.和、乞 nRossomJ.J.于1953年首次进行的， BlockH.和、认 nRossomJ.J.对其工作原理进行了详细阐述和实验分析。张紧型箔片径向气体动压轴承的原型是一根静止柱体和一条绕其高速运动的挠性箔带构成的，借助气体的动压效应使两者分离;1965年，Eshel和Elrod采用完全挠性变形与一维流体模

由轴承的总体压力变化图只能大体看出轴承压力的大致分布，轴承的最大压力主要集中在第4.5.6号箔片处。由轴承的总体压力变化可以很容易的得出更为具体的轴承周向压力分布和轴承轴向压力分布(如图3一7)34{轴承周向方向(a)只国良﨏低叫长国幂咧暇轴承轴向方向(b)图3一7轴承周向压力分布图(a)与轴承轴向压力分布图(b)观察图3一7可以发现，轴承的周向压力分布大体呈先增大后减小的趋势，在箔片搭接点处会出现压力波动。对于8箔片的悬臂型箔片气动轴承，最大压力出现在第5和第6号箔片上。轴承的轴向压力呈现先增大后减刁置。、的变化趋势，最大压力在轴线的中心位
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.3

【参考文献】

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本文编号：2628372