轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)振動特性的研究.pdf

1、靜壓氣體軸承在速度較高的機械系統(tǒng)上有著非常廣闊的應(yīng)用。具有配合精度較高、不用考慮摩擦功耗、使用壽命長且內(nèi)部清潔等諸多優(yōu)點,而低承載力、小阻尼是導(dǎo)致氣體軸承應(yīng)用受限的主要原因。轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)有著復(fù)雜的動力學特性,而動力學研究的核心是獲得氣體軸承的氣膜力。
　　本文首先采用Fluent軟件對垂直供氣氣體軸承進行三維流場仿真,考慮轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、偏心、供氣孔數(shù)量、供氣孔直徑與供氣角度等因素對氣體軸承壓力分布的影響,得到不同轉(zhuǎn)速和偏心下的

2、氣體軸承的氣膜力。結(jié)果表明:對于本文研究的靜壓氣體軸承,在數(shù)值計算中采用SST與層流模型相結(jié)合的計算方式可以得到較好的收斂結(jié)果;雙排供氣孔下,氣體軸承流場穩(wěn)定與壓力分布均勻,可以得到較為穩(wěn)定的工作環(huán)境。軸承的偏心率、轉(zhuǎn)速、供氣孔數(shù)量、供氣方式、供氣孔直徑大小均對軸承的氣膜力等特性產(chǎn)生較大影響,需綜合考慮,合理設(shè)計。
　　考慮垂直供氣氣體軸承氣膜力,采用有限元法建立了該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學模型,采用QR分解法求解了氣膜支撐下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的

3、臨界轉(zhuǎn)速和振型;進而采用Newmark逐步積分法計算了轉(zhuǎn)子結(jié)點的不平衡響應(yīng),通過分析轉(zhuǎn)子響應(yīng)的時間歷程圖、頻譜圖、軸心軌跡圖和幅頻特性曲線,對比給出了垂直供氣氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應(yīng)的特點。結(jié)果表明3支點轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)對渦輪端的不平衡量比較敏感,是該轉(zhuǎn)子動平衡的重點。
　　搭建垂直供氣氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實驗臺,對轉(zhuǎn)子的模態(tài)固有頻率進行了測試,數(shù)值仿真與試驗結(jié)果對比證實轉(zhuǎn)子系統(tǒng)彎曲臨界轉(zhuǎn)速基本吻合,并對具體的實驗研究方案進行了