小型径向静压气浮轴承的实验研究

发布时间：2021-06-17 10:24

　　随着微小型发动机向着更高转速和效率的方向发展,传统的机械滚子轴承已经很难满足工作要求,而气浮轴承是很有希望解决此问题的支承方案。因此,本文以适合微小型发动机所使用的径向静压气浮轴承开展了研究。首先,通过理论计算,确定了待研究的径向气浮轴承尺寸。在此基础之上综合加工制造和结构精度两方面的因素,设计并制造了静压气浮轴承实验台。同时,对位移测量系统,测压系统以及高速传动系统进行调试和安装。最后整合各个分系统完成静压气浮轴承实验系统。其次,为了保证实验中位移测量的准确性,对电涡流位移传感器进行了标定了实验,确定了标定系数和误差范围。然后,在无转动的情况下进行了直径φ=15mm的静态径向气浮轴承的实验研究,实验中分别进行了不同供气压力、不同载荷、不同长径比、不同节流孔孔径、不同节流孔开孔位置以及不同半径间隙6种因素对径向静压气浮轴承承载力、刚度和耗气量的研究。并给出了实验中使用的直径φ=15mm,半径间隙c = 50μm的径向静压气浮轴承的最佳特征参数为:长径比L/D=1.17,节流孔孔径d 0 = 0.5mm,开孔位置l=L/3（双排,每排8孔均布）。本文实验的气浮轴承方案可以支撑典型的11厘... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

转子和混合气浮轴承示意图

的予于重视和研究。目前国际上的针对气浮轴承的研究很多，但主要以工际应用研究和数值计算模拟研究两个方向，前者针对实际要解决的问题入究，工程背景较强，如 MIT 硬币大小涡轮机、Stanford 大学直径 4～5 厘涡轮机等，均已采用了气浮轴承。图 1.3 和 1.4 就是麻省理工学院的燃气研究实验室与英国剑桥大学联合研制成功的微型径向透平机[28]，其中微型的直径为 4.2mm，在 2005 年，成功超越 1,000,000rpm 转速，功率接近 5其中就用到专门设计的混合气浮轴承。随着计算机技术的高速发展，通过机仿真模拟来预测气浮轴承性能、揭示气浮轴承工作机理的研究也成为该领域的一个热点[27]。

从目前气浮轴承的研究来看，具有工程应用背景的研究越来越多。对微型涡轮发动机（直径数厘米到二十厘米之间）上的气浮轴承的研究虽然有些相近的研究可以借鉴，但微型涡轮发动机有其自身的特殊性特殊性同时也对应用于其中的气浮轴承提出了新的要求，如适应发动结构，恶劣工况以及具有高刚度、高稳定工作裕度等。这些都是气浮于微型涡轮发动机所面临的问题。气浮轴承大体可以分为四种，即静承、动压气浮轴承、挤压气浮轴承和混合气浮轴承。静压气浮轴承一外部高压气源供气，在气浮轴承工作腔内形成上下压力差，从而产生。动压气浮轴承又称“自作用轴承”，就是不需要外加气源，只在流动产生支承效果的轴承。挤压气浮轴承是一种以外加的高频振动所产生应来起润滑作用的轴承。混合轴承，顾名思义就是指在同一轴承内，两种或两种以上的润滑形式、共同起着润滑作用的轴承类型。严格的高速下或在动态条件（如振动）下工作的轴承，都具有混合型效果。较适用于微小型发动机上的是静压气浮轴承、动压气浮轴承以及混合。

【参考文献】：
期刊论文
[1]气体静压轴承技术及其在电主轴上的应用[J]. 张恩龙,李锻能,马平.  机床与液压. 2005(05)
[2]全动压气体轴承透平膨胀机机械性能的试验研究[J]. 侯予,林韶宁,陈纯正,熊联友.  西安交通大学学报. 2005(05)
[3]橡胶圈加稳径向气体轴承偏心率和偏位角的特性研究[J]. 侯予,孙烨,黑丽民,王秉琛,陈纯正.  润滑与密封. 2005(02)
[4]PowerMEMS气体动压径向轴承承载能力的分析[J]. 王婧,张力,徐宗俊.  重庆大学学报(自然科学版). 2005(02)
[5]静压空气轴承偏载时的承载分析[J]. 边新孝,李谋渭.  航空精密制造技术. 2005(01)
[6]新型弹性箔片动压气体止推轴承启停性能的研究[J]. 林韶宁,姚艳霞,朱朝辉,侯予,陈纯正.  润滑与密封. 2005(01)
[7]橡胶圈加稳切向小孔供气径向轴承的试验研究[J]. 侯予,熊联友,王秉琛,陈纯正.  润滑与密封. 2004(05)
[8]提高小孔供气静压气体径向轴承稳定性方法的探讨[J]. 侯予,王秉琛,熊联友,陈纯正.  润滑与密封. 2004(02)
[9]高速透平气体轴承试验台的建立[J]. 侯予,王瑾,熊联友,陈纯正.  润滑与密封. 2003(05)
[10]高速动压气体轴承箔片材料表面处理的探讨[J]. 侯予,朱朝辉,姚艳霞,王瑾,陈纯正.  润滑与密封. 2003(04)



本文编号：3235016