仿生表面波箔气体推力轴承性能研究

发布时间：2017-04-06 17:21

  本文关键词：仿生表面波箔气体推力轴承性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：波箔气体轴承是一种柔性表面轴承,按其承受径向还是轴承载荷分为承受径向载荷的波箔气体径向轴承和承受轴向载荷的波箔气体推力轴承。波箔气体轴承被广泛应用于高速旋转机械。由于箔片表面的磨损严重制约着箔片的使用寿命,为解决这一问题,借鉴荷叶等生物表面织构具有良好润滑性能这一特点,作者提出一种仿生表面波箔气体推力轴承,即在静止的平箔上加工按一定规律分布的表面织构,利用其二次动压效应解决箔片磨损问题。本文采用理论和实验相结合的研究方法。理论研究方面本文建立了仿生表面波箔气体推力轴承的数学模型,包括考虑表面织构和箔片弹性变形的膜厚方程,以及考虑表面织构的压力分布模型,并采用Matlab编程数值求解出气膜压力分布。在此基础上探究了矩形凹坑深度、面积率对轴承承载力的影响。结果表明,在轴承平箔上做合适的表面处理,在理论上可以获得额外的流体动压润滑效果,此外,矩形凹坑深度、面积率对轴承气膜压力分布有显著影响,而矩形凹坑长宽比对轴承气膜压力分布几乎没有影响。实验研究方面,加工了轴承波箔和织构化平箔,探究出采用光刻微细电解加工法在平箔表面加工表面织构的加工工艺,并对所加工表面织构的结构尺寸进行了表征。随后搭建了轴承实验台,对轴承性能进行了测试,测试了轴承各阶段的摩擦力矩,轴承位移和温度,比较了无织构轴承和有织构轴承的性能差异。
【关键词】：波箔气体推力轴承 静态特性 表面织构 数学模型 轴承实验
【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】：2016
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 注释表10-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究背景11-13
• 1.2 波箔气体推力轴承发展13-15
• 1.3 气体波箔轴承研究现状15-18
• 1.4 表面织构技术研究现状18-21
• 1.5 本文主要研究工作21-22
• 第二章 箔波气体推力轴承性能理论分析22-36
• 2.1 轴承数学模型建立22-26
• 2.1.1 波箔气体推力轴承结构22-23
• 2.1.2 轴承气膜压力分布方程23-25
• 2.1.3 轴承气膜厚度方程25-26
• 2.2 轴承数学模型求解26-33
• 2.2.1 有限差分基本原理26-27
• 2.2.2 Reynolds方程的离散27-30
• 2.2.3 边界条件30
• 2.2.4 Matlab编程实现气弹耦合求解压力30-32
• 2.2.5 承载力及粘性摩擦转矩计算32-33
• 2.3 数值计算结果分析33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 波箔及织构化平箔的加工36-45
• 3.1 织构化平箔加工36-43
• 3.1.1 表面织构的加工方法36-37
• 3.1.2 表面织构的电解加工37-39
• 3.1.3 表面织构加工质量检测39-41
• 3.1.4 平箔加工41-42
• 3.1.5 织构化平箔分组42-43
• 3.2 波箔加工43-44
• 3.3 本章小结44-45
• 第四章 波箔气体推力轴承实验研究45-62
• 4.1 轴承性能测试实验台45-47
• 4.1.1 实验台结构45-46
• 4.1.2 轴承温度测量46-47
• 4.2 实验结果分析47-61
• 4.2.1 0.10mm铍青铜平箔轴承实验结果分析47-53
• 4.2.2 0.10mm合金钢平箔轴承实验结果分析53-56
• 4.2.3 0.15mm铍青铜平箔轴承实验结果分析56-59
• 4.2.4 0.15mm合金钢平箔轴承实验结果分析59-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 5.1 总结62-63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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2 林韶宁,姚艳霞,朱朝辉,侯予,陈纯正;新型弹性箔片动压气体止推轴承启停性能的研究[J];润滑与密封;2005年01期

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中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 谢仕龙;新型径向动压波箔气体轴承的动态性能实验研究[D];南京航空航天大学;2015年

2 黄宜森;涡轮发电机轴向箔片气动轴承的建模与数值分析研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

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本文编号：289326