高速氣體軸承實驗臺設計及實驗研究.pdf

1、空氣動壓箔片軸承(GFB)使用周圍環(huán)境中的空氣作為潤滑介質，能夠很好的運行在高溫、高轉速條件之下，被認為是在高溫、高速情況下替代常規(guī)油膜軸承和滾動軸承的最理想產(chǎn)品。使用空氣動壓箔片軸承作為支承結構的無油渦輪機械具有更簡單的結構、更高的運行轉速和工作溫度，所以無油渦輪機械體積更加緊湊的同時，也擁有更高的機械效率。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，空氣動壓箔片軸承在理論研究方面越來越成熟，各種不同的軸承結構也被相繼提出。本文設計了一種具有新型彈性支承結構的

2、箔片軸承—混合波箔金屬絲網(wǎng)箔片軸承(HB-MFB)，搭建了箔片軸承靜態(tài)和動態(tài)測試實驗臺并進行了相關的實驗研究。本文主要研究重點如下:
　　設計了使用波箔和金屬絲網(wǎng)塊復合在一起作為彈性支承結構的HB-MFB，對HB-MFB的設計和加工過程進行了詳細敘述。在文章中，總結了波箔設計、金屬絲網(wǎng)密度選擇、金屬絲網(wǎng)塊尺寸選擇、布置和熱處理工藝等相關過程和經(jīng)驗。
　　按照本文總結的實驗方案，對HB-MFB和波箔型軸承(BFB)在同等實驗條

3、件下進行了靜態(tài)和動態(tài)實驗研究。結果表明，全部測試軸承（HB-MFB和BFB）的靜態(tài)結構剛度都顯示出了很強的非線性特性，而且HB-MFB在靜態(tài)載荷下表現(xiàn)出了更優(yōu)秀的機械能量損耗特性;隨著激振頻率的增加，全部測試軸承的動態(tài)結構剛度出現(xiàn)輕微幅度的上升，等效粘性阻尼系數(shù)則出現(xiàn)迅速的下降。
　　設計搭建了空氣動壓箔片軸承高速測試實驗臺，對實驗臺的關鍵之處進行了特別設計，利用NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實時獲取實驗數(shù)據(jù)。使用激光對中儀和現(xiàn)場動平衡儀對實驗

4、臺進行了轉子對中和現(xiàn)場動平衡，進一步保證了實驗臺的良好性能。最后，針對箔片軸承不同的實驗研究需要，設計了不同的實驗加載和測試系統(tǒng)。
　　利用高轉速測試實驗臺對HB-MFB進行實驗研究，進行了軸承的循環(huán)加載實驗和力錘敲擊實驗。循環(huán)加載實驗顯示，隨著轉子轉速的上升，HB-MFB氣膜剛度的增加導致軸承的整體靜態(tài)剛度有所增加，而阻尼呈現(xiàn)出一定程度的下降。力錘敲擊實驗顯示，無論是在轉子靜止還是24000rpm轉速下，HB-MFB的動態(tài)剛度隨