磁气混合轴承中弹性箔片径向动压气体轴承的数值分析研究

发布时间：2020-05-17 06:16

【摘要】： 主动磁轴承是一种典型的机电一体化产品，是一种新型的高性能支承部件。主动磁轴承具有无摩擦，无磨损，无需润滑以及寿命长等一系列传统的滚动轴承和滑动轴承无法比拟的突出优点。气体轴承在高速支承，低摩擦、低功耗支承，高精密支承和特殊工况下的支承等领域内有绝对的应用优势。磁轴承和箔片气体轴承都有本身固有的不足，单独使用都存在一些问题。将两者结合在一起，利用它们各自的优点并克服对方的缺点，将是轴承领域的新技术，其性能要远比磁轴承或箔片气体轴承的性能优越。 虽然国外对磁气混合轴承进行了研究，但最大的缺点是箔片气体轴承要占据很大的轴向空间，降低了转子动力学性能。本文研究了一种新型的磁气混合轴承结构，其特点是将箔片气体轴承集成在磁轴承的气隙里面，不占据轴向空间，因此与国外的研究有本质的区别。不仅轴向尺寸小，而且还可以提高转子动力学性能。 本文在分析悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承工作原理的基础上，做了以下几个方面的工作： (1)建立了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承的物理和数学模型，确立并求解了控制方程，得到了静、动态性能的稳定性分析方法，为数值分析悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承奠定了基础。 (2)建立了具有线性结构刚度和阻尼的弹性箔片轴承模型，并对这一弹性流体动力润滑(EHDL)问题建立了由非定常可压缩雷诺方程和弹性箔片平衡方程及其边界条件组成的控制方程。 (3)用有限元法数值分析了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承的结构参数和运转参数对轴承静动态性能和稳定性的影响。推导了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承控制方程的有限元表达式，用Matlab语言实现了有限元数值计算。计算结果阐明了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承与传统轴承不同的承载和稳定性机理。
【图文】：

2.1悬臂型箔片动压气体轴承物理模型的建立2.1.1悬臂型箔片动压气体轴承物理模型本文研究的悬臂型箔片动压气体轴承整体结构如图2一1所示，由磁轴承座和箔片及其压紧结构组成。图2一1磁轴承一悬臂型箔片动压气体轴承整体结构箔片为厚度0.1扣m的不锈钢带，压紧固定结构位于磁轴承的两个磁极之间，并由其定位，对箔片长度要求使得八片箔片在磁轴承圆周上保持双层箔片叠加结构，同时对箔片的位置要求第一片压在第二片箔片的后半部分，八片交错排列，不能有三片重叠，保持气体轴承在圆周方向的弹性刚度均匀。与以往的刚性表面轴承相比较，悬臂型箔卢动压气体轴承的最大特点是轴承表面是弹性的。在轴承运转时，刚性表面的轴承间隙形状是不会改变的，而在

图2一2弹性箔片如图2一2所示，在这一模型中，一很薄的挠性箔片作为轴承表面，具有薄壳结构刚度和阻尼的弹性结构提供静态和动态反力，克服气体动压造成的箔片变形。模型中，轴承间隙内不产生负压(低于环境压力)，，因为箔片允许从其弹性基础上抬起，保持一定间隙不产生负压。考虑到气体轴承间隙尺寸小，箔片轴承工作时一般处于小变形状态下，同时考虑到悬臂型箔片动压气体轴承结构沿圆周方向的对称性，假设弹性结构的刚度和阻尼沿圆周方向均匀也是合理的。上述表明
【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】：2004
【分类号】：TH133.3

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