高速气体轴承实验台设计及实验研究

发布时间：2017-07-05 13:16

  本文关键词：高速气体轴承实验台设计及实验研究

  更多相关文章： 空气动压箔片轴承 HB-MFB 金属丝网 激振频率 敲击测试 动态刚度 等效粘性阻尼 高速实验台

【摘要】：空气动压箔片轴承(GFB)使用周围环境中的空气作为润滑介质,能够很好的运行在高温、高转速条件之下,被认为是在高温、高速情况下替代常规油膜轴承和滚动轴承的最理想产品。使用空气动压箔片轴承作为支承结构的无油涡轮机械具有更简单的结构、更高的运行转速和工作温度,所以无油涡轮机械体积更加紧凑的同时,也拥有更高的机械效率。经过几十年的发展,空气动压箔片轴承在理论研究方面越来越成熟,各种不同的轴承结构也被相继提出。本文设计了一种具有新型弹性支承结构的箔片轴承—混合波箔金属丝网箔片轴承(HB-MFB),搭建了箔片轴承静态和动态测试实验台并进行了相关的实验研究。本文主要研究重点如下:设计了使用波箔和金属丝网块复合在一起作为弹性支承结构的HB-MFB,对HB-MFB的设计和加工过程进行了详细叙述。在文章中,总结了波箔设计、金属丝网密度选择、金属丝网块尺寸选择、布置和热处理工艺等相关过程和经验。按照本文总结的实验方案,对HB-MFB和波箔型轴承(BFB)在同等实验条件下进行了静态和动态实验研究。结果表明,全部测试轴承(HB-MFB和BFB)的静态结构刚度都显示出了很强的非线性特性,而且HB-MFB在静态载荷下表现出了更优秀的机械能量损耗特性;随着激振频率的增加,全部测试轴承的动态结构刚度出现轻微幅度的上升,等效粘性阻尼系数则出现迅速的下降。设计搭建了空气动压箔片轴承高速测试实验台,对实验台的关键之处进行了特别设计,利用NI数据采集系统实时获取实验数据。使用激光对中仪和现场动平衡仪对实验台进行了转子对中和现场动平衡,进一步保证了实验台的良好性能。最后,针对箔片轴承不同的实验研究需要,设计了不同的实验加载和测试系统。利用高转速测试实验台对HB-MFB进行实验研究,进行了轴承的循环加载实验和力锤敲击实验。循环加载实验显示,随着转子转速的上升,HB-MFB气膜刚度的增加导致轴承的整体静态刚度有所增加,而阻尼呈现出一定程度的下降。力锤敲击实验显示,无论是在转子静止还是24000rpm转速下,HB-MFB的动态刚度随着激振频率的增加而上升,阻尼则随着激振频率的增加而下降。
【关键词】：空气动压箔片轴承 HB-MFB 金属丝网 激振频率 敲击测试 动态刚度 等效粘性阻尼 高速实验台
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-24
• 1.1 选题背景及研究意义10-11
• 1.2 空气轴承的介绍11-19
• 1.3 空气箔片轴承研究发展现状19-21
• 1.4 本文主要研究内容21-24
• 第2章 HB-MFB的设计制造及其实验研究24-35
• 2.1 引言24
• 2.2 径向HB-MFB的设计24-29
• 2.2.1 径向HB-MFB总体设计概述24-26
• 2.2.2 HB-MFB壳体的设计26-27
• 2.2.3 HB-MFB金属丝网块和箔片的设计27-29
• 2.3 转子不旋转状态下的轴承测试实验29-34
• 2.3.1 不旋转状态下的轴承静态特性实验29-32
• 2.3.2 不旋转状态下的轴承动态特性实验32-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 转子不旋转状态下HB-MFB力学性能研究35-48
• 3.1 引言35-36
• 3.2 HB-MFB与同尺寸BFB的结构力学性能对比36-41
• 3.2.1 静态特性实验对比36-39
• 3.2.2 动态特性实验对比39-41
• 3.3 金属丝网块密度对HB-MFB结构力学性能的影响41-46
• 3.3.1 金属丝网块密度对HB-MFB静态特性的影响41-43
• 3.3.2 金属丝网块密度和轴承运动振幅对HB-MFB动态特性的影响43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第4章 空气动压箔片轴承高速测试实验台设计与搭建48-61
• 4.1 引言48
• 4.2 实验台的旋转驱动系统48-52
• 4.2.1 旋转驱动系统的设计与设备选型48-51
• 4.2.2 旋转驱动系统的安装与调试51-52
• 4.3 实验台的润滑、冷却系统52-53
• 4.4 实验台的加载与测试系统53-59
• 4.4.1 轴承起飞实验设计53-54
• 4.4.2 力锤敲击测试实验设计54-57
• 4.4.3 双激振器测试实验设计57-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第5章 HB-MFB循环加载实验和力锤敲击实验研究61-72
• 5.1 引言61
• 5.2 循环加载实验61-64
• 5.3 力锤敲击测试实验64-71
• 5.4 本章小结71-72
• 总结与展望72-74
• 总结72-73
• 展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-79
• 攻读硕士学位期间研究成果及发表的学术论文79

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本文编号：522124