波箔型动压径向气体轴承的性能研究

发布时间：2020-05-02 16:55

【摘要】： 波箔型动压径向气体轴承是一种新型箔片式气体轴承。在国外,该轴承已成功用于各种旋转机械,例如涡轮增压器、透平机。相比传统的刚性表面气体轴承以及球轴承,波箔型动压径向气体轴承表现出许多优越性,包括:更高承载能力、更低的能量损失、更好的稳定性等等,在一些实验研究中这些特性已被证明。波箔型动压径向气体轴承的结构包含了平箔与波箔两个部分,光滑的平箔作为轴承的柔性表面,波箔为平箔提供弹性支承。在该轴承中,平箔与波箔、波箔与轴承外圈壳体存在摩擦,摩擦力的存在可以起到阻尼效应,耗散多余的能量,提高了轴承的稳定性。因为波箔型动压径向气体轴承结构中含有平箔和波箔两箔片元件,因此在理论建模方面要比普通的气体轴承复杂的多。在分析波箔型动压径向气体轴承静特性时,气膜压力必须与箔片变形相互耦合计算。为了简化结构模型,分析模型中一般采用弹簧或者梁单元,这些模型并没有考虑三维效应。本文首先运用有限单元法,对箔片建立弹性壳体单元模型。因为壳体单元耦合了薄膜应力状态和平板弯曲状态,更能真实地反映出波箔和平箔的变形。其次运用有限差分法及Newton-Raphson迭代法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,分析了轴承气膜厚度分布、压力分布、箔片变形量分布以及承载能力,并与实验作比较,说明本方法的可行性和精确性。另外还分析了轴颈转速、波拱高度、箔片厚度等参数对轴承静特性的影响。最后在此基础上,采用小扰动法分析了轴承的动特性。实验方面,设计了平箔柔性滚弯机以及加工波箔所需的模具,对轴承的制作过程以及实验台的设计也作了详细的探讨。
【图文】：

气体轴承,形式,调整间隙,楔形间隙

形成气膜支承力，以支承负载。节流器的作用是当间隙变化时，，调整间隙内轴承具有刚度。图 1.1（c）所示，动压式有相对移动的两个表面，两个表面之间为楔形间隙。时，由于摩擦面的相对移动，气体因其本身的粘性作用而被带动，并被压缩到此产生了压力。

气体动压轴承,箔片

图 1.2 箔片气体动压轴承的四种结构本课题的研究背景本文以波箔型动压径向气体轴承为研究对象。波箔型轴承与传统的气体轴承相比，该弹性的支承表面，能够根据转速和载荷的变化作相应的调整，具有很强的自适应性。作时，通过箔片元件的变形和相互之间库仑摩擦力的作用，吸收部分多余的能量，因的转速下，即使在受到一定的振动冲击，也能保持较高的稳定性。同时波箔型动压径承具有工作寿命长、转速高、耐高温、对环境无污染、低能量损失及优良的动力学特。波箔型动压径向气体轴承结构如图 1.3 所示，它由三部分组成：轴承外圈、波箔及平和平箔的前缘点焊或卡在轴承外圈壳体上，为固定端；后缘为自由端。波箔为单一平承。波箔不仅类似于弹簧为轴承提供刚度，而且还提供阻尼；光滑的平箔提供轴承表
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.3

【参考文献】