转子多叶箔片轴承系统动力特性研究

发布时间：2020-06-15 20:43

【摘要】： 20世纪60年代末70年代初,为了满足高速透平机械,特别是航空、航天用高速透平机械对轴承稳定性和寿命的要求,ASAC(Allied Signal Aerospace Co.)在美国空军与NASA的支持下成功的开发出多叶箔片轴承,其弹性的润滑表面使其具有很多独特优良性能,自适应能力强、高转速、工作温度范围广、可靠性好等,从而在低温制冷、航空航天等领域逐渐取代了传统滚珠轴承。但其较低的承载能力和苛刻的加工要求限制了其应用范围,所以根据目前的实际情况对油润滑多叶箔片轴承进行研究具有现实意义。本文将计算和分析油润滑多叶箔片轴承的静态和动态特性,并分析其对转子系统的动力特性的影响。首先,计算和分析油润滑全周径向轴承的静态和动态特性。引入能较好地体现油膜破裂实际情况的雷诺边界条件,运用逐点超松弛迭代法(SOR)求解差分格式的雷诺方程得到油膜压力分布,其数值积分计算轴承的承载能力,既而求得稳态运行时轴心的平衡位置。在平衡位置处运用小扰动法求解关于扰动压力的雷诺方程,得到轴承的8个动力特性系数。计算得到的轴承静态特性和动态特性与文献对比验证计算油润滑全周径向轴承静态与动态特性的方法和思路是正确可靠的。其次,以五叶箔片对称布置的箔片轴承为例,分析其几何特征,得到最初始时油膜厚度的表达式。将箔片视为悬臂弯曲梁,且箔片间相互点接触,从而得到箔片变形方程及箔片间的相互支反力表达式,在油润滑全周径向轴承性能计算方法和思路的基础上,将箔片变形方程与稳态雷诺方程耦合求解得到油膜压力和油膜厚度分布,从而求得承载能力、起飞转速及确定轴心平衡位置。推导箔片的动态变形方程,与动态的雷诺方程耦合求解轴承的动态刚度和阻尼。分析油膜压力和厚度分布等对轴承静态特性的影响以及分析转速和扰动频率对轴承动态特性的影响。最后,将计算得到的多叶箔片轴承的动态刚度和阻尼引入转子多叶箔片轴承系统运动方程中,运用有限元法计算转子系统的临界转速和不平衡响应,分析多叶箔片轴承的动态刚度和阻尼对转子系统动力特性的影响。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.37
【图文】：

箔片轴承,螺旋缠绕,箔片,铜丝

1-1 箔片螺旋缠绕型箔片轴承示的轴承进行了改进，将铜丝支从而降低了加工工艺和安装的要如图 1-2(b)所示。经过实验验证比铜丝支撑的箔片轴承好。该箔(b缠绕型箔片轴承（a）和弹性支撑箔片

箔片轴承,箔片,螺旋缠绕

第 1 章绪论图 1-1 箔片螺旋缠绕型箔片轴承侯予等[9]也对图 1-1 所示的轴承进行了改进，将铜丝支撑替换成弹性材料支，箔片绕轴只缠绕一圈，从而降低了加工工艺和安装的要求，并且避免了箔片度不均匀的缺点。其结构如图 1-2(b)所示。经过实验验证该种由弹性材料支撑箔片轴承的动力学特性要比铜丝支撑的箔片轴承好。该箔片轴承现已成功应用小型高速透平膨胀机中。

【参考文献】