基于曲壳模型的波箔气体动压轴承承载特性的研究
发布时间：2021-01-12 20:13
气体润滑轴承随着高速机械的发展而在工业中扮演着越来越重要的角色。波箔径向轴承属于一种比较传统的空气动压轴承,虽然其出现的时期比较早,但其仍然被广泛应用于各行各业。然而对于波箔轴承的理论研究还没有达到较高的精度。以往的研究中,多数将波箔等效为简化模型进行计算。等效模型的计算过程较为简单,但其计算结果精确度有限。随着实际应用中的轴承要求转速越来越高,载荷越来越大,轴承设计计算需要更精确的理论计算模型。波箔和顶箔是轴承的重要支撑元件,本文对于波箔建立了一种能够反映实际形状的曲面壳模型,采用有限元方法建立了其计算模型,分析了膜效应对曲面壳的影响,得到了波箔的刚度矩阵。对具体的模型采用该方法计算其受力变形情况,与较为简单的平面壳模型进行了对比,并在ANSYS中使用不同密度的网格划分同一模型与之对比,验证了曲面壳模型的准确性。由于顶箔较为光滑平整且不考虑拉伸,对于顶箔采用平板单元建模。基于以上模型建立了实际轴承的波箔和顶箔的刚度矩阵,并将波箔和顶箔的刚度矩阵进行自由度耦合,计算特定载荷下的箔片变形量。根据波箔轴承的特点提出假设条件以简化气体润滑理论的基本方程,建立适合轴承的雷诺方程,并采用有限差分...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第二代波箔轴承
图 1-3 第三代波箔轴承承及其相关理论的发展概况研究进展气体轴承并非来自有意而为之的设计，而是发展于实lph Hirn 观察到空气在微小的缝隙中流动能形成润滑sbury 通过实验证实了这一现象，第一个箔片轴承的研发，1953 年 Blok 等人对箔片轴承进行了理论分析箔片止推轴承结构的复杂性，直到径向轴承发展成熟之主要有螺旋槽型、管支承型、悬臂型、波箔型和平箔型 L.Licht[6]发明了螺旋槽推轴承，他将弹性的刻有螺旋槽上，由此薄片的弹性与螺旋槽的优越载荷性能结合，他承面积上加载了 127~150 N 的力，并在 43000~45000rpm隙 15-20 μm。美国加利福尼亚州 Garrett 公司设计了一款悬臂型的动
该类型轴承一般将箔片的轴承外壳等分为偶数个扇区，每个扇区由片和支承波箔两层。与波箔型径向轴承相似地，推力轴承的箔片也是在定，另一端自由。1980 年 Stanley Gray[8]等人提出了一种改进的方案，采用双层波箔结构波箔凸起方向相反布置，中间隔有一层平箔片，这样的结构相当于弹簧，在相同的弹性系数下，与单层波箔相比，两个波箔层叠的方式下，每的厚度更大，这样就不需要使用太薄的箔片，大大降低了制造成本，每片的变形也较小，屈服强度也增大了。1981 年 Heshmat[9]将多层箔片应用在同一个轴承，这些波箔同向堆叠，凸起互相嵌套，如图 1-4 b)所示。每一层波箔的凸起部分半径和波高不顶层到底层的半径依次减小，刚度依次增大，这样一来，轴承就可以适载荷和不同的速度，当载荷和速度逐渐增大时，顶层的箔片首先变形，面的箔片一起变形，载荷越大，参与支承的箔片越多，支承刚度越大，种结构提高了承载性能。后来 Heshmat 又设计了一种多级平箔多级波箔轴承，进一步改善了性能，使轴承能更好的适应转子不对中的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机弹性箔片气体动压轴承技术研究及性能评价综述[J]. 谢伟松,林鑫,王伟韬,申倩,何振鹏. 润滑与密封. 2018(07)
[2]气体动压止推轴承性能及实验[J]. 侯安平,林蓬成,王锐,李剑雄,胡斌. 航空动力学报. 2018(06)
[3]新型波箔型径向气体轴承承载特性研究[J]. 任晓乐,董小瑞,张学清,李悦,靳嵘. 润滑与密封. 2018(03)
[4]边界滑移对波箔型动压气体轴承静特性的影响[J]. 张镜洋,赵晓荣,常海萍,方华. 推进技术. 2018(02)
[5]基于Newton-Raphson迭代的动压气体止推箔片轴承特性研究[J]. 闫佳佳,刘占生,王铮,高佳颖. 汽轮机技术. 2017(02)
[6]径向间隙及加工工艺对气体箔片轴承性能的影响[J]. 冯凯,张俊,王法义. 航空动力学报. 2016(11)
[7]基于波纹箔片刚度试验的气体箔片轴承动力学特性[J]. 徐方程,张雯,刘占生. 机械工程学报. 2015(21)
[8]润滑气体及箔片材料对气体动压轴承动特性影响分析[J]. 方华,常海萍,张镜洋,马虎跃. 推进技术. 2014(08)
[9]箔片动压止推气体轴承流固耦合数值模拟[J]. 陈汝刚,陈韬,龚超. 西安交通大学学报. 2014(05)
[10]箔片结构库伦摩擦效应对径向箔片轴承特性的影响[J]. 徐方程,刘占生,张广辉,黄飞淋. 航空动力学报. 2013(08)
博士论文
[1]弹性薄片动压气体轴承的理论和试验研究[D]. 朱建军.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：2973474
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
第二代波箔轴承
图 1-3 第三代波箔轴承承及其相关理论的发展概况研究进展气体轴承并非来自有意而为之的设计，而是发展于实lph Hirn 观察到空气在微小的缝隙中流动能形成润滑sbury 通过实验证实了这一现象，第一个箔片轴承的研发，1953 年 Blok 等人对箔片轴承进行了理论分析箔片止推轴承结构的复杂性，直到径向轴承发展成熟之主要有螺旋槽型、管支承型、悬臂型、波箔型和平箔型 L.Licht[6]发明了螺旋槽推轴承，他将弹性的刻有螺旋槽上，由此薄片的弹性与螺旋槽的优越载荷性能结合，他承面积上加载了 127~150 N 的力，并在 43000~45000rpm隙 15-20 μm。美国加利福尼亚州 Garrett 公司设计了一款悬臂型的动
该类型轴承一般将箔片的轴承外壳等分为偶数个扇区，每个扇区由片和支承波箔两层。与波箔型径向轴承相似地，推力轴承的箔片也是在定，另一端自由。1980 年 Stanley Gray[8]等人提出了一种改进的方案，采用双层波箔结构波箔凸起方向相反布置，中间隔有一层平箔片，这样的结构相当于弹簧，在相同的弹性系数下，与单层波箔相比，两个波箔层叠的方式下，每的厚度更大，这样就不需要使用太薄的箔片，大大降低了制造成本，每片的变形也较小，屈服强度也增大了。1981 年 Heshmat[9]将多层箔片应用在同一个轴承，这些波箔同向堆叠，凸起互相嵌套，如图 1-4 b)所示。每一层波箔的凸起部分半径和波高不顶层到底层的半径依次减小，刚度依次增大，这样一来，轴承就可以适载荷和不同的速度，当载荷和速度逐渐增大时，顶层的箔片首先变形，面的箔片一起变形，载荷越大，参与支承的箔片越多，支承刚度越大，种结构提高了承载性能。后来 Heshmat 又设计了一种多级平箔多级波箔轴承，进一步改善了性能，使轴承能更好的适应转子不对中的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]航空发动机弹性箔片气体动压轴承技术研究及性能评价综述[J]. 谢伟松,林鑫,王伟韬,申倩,何振鹏. 润滑与密封. 2018(07)
[2]气体动压止推轴承性能及实验[J]. 侯安平,林蓬成,王锐,李剑雄,胡斌. 航空动力学报. 2018(06)
[3]新型波箔型径向气体轴承承载特性研究[J]. 任晓乐,董小瑞,张学清,李悦,靳嵘. 润滑与密封. 2018(03)
[4]边界滑移对波箔型动压气体轴承静特性的影响[J]. 张镜洋,赵晓荣,常海萍,方华. 推进技术. 2018(02)
[5]基于Newton-Raphson迭代的动压气体止推箔片轴承特性研究[J]. 闫佳佳,刘占生,王铮,高佳颖. 汽轮机技术. 2017(02)
[6]径向间隙及加工工艺对气体箔片轴承性能的影响[J]. 冯凯,张俊,王法义. 航空动力学报. 2016(11)
[7]基于波纹箔片刚度试验的气体箔片轴承动力学特性[J]. 徐方程,张雯,刘占生. 机械工程学报. 2015(21)
[8]润滑气体及箔片材料对气体动压轴承动特性影响分析[J]. 方华,常海萍,张镜洋,马虎跃. 推进技术. 2014(08)
[9]箔片动压止推气体轴承流固耦合数值模拟[J]. 陈汝刚,陈韬,龚超. 西安交通大学学报. 2014(05)
[10]箔片结构库伦摩擦效应对径向箔片轴承特性的影响[J]. 徐方程,刘占生,张广辉,黄飞淋. 航空动力学报. 2013(08)
博士论文
[1]弹性薄片动压气体轴承的理论和试验研究[D]. 朱建军.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：2973474
本文链接：https://www.wllwen.com/jixiegongchenglunwen/2973474.html
