波箔型動(dòng)壓徑向氣體軸承的性能研究.pdf

1、波箔型動(dòng)壓徑向氣體軸承是一種新型箔片式氣體軸承。在國(guó)外，該軸承已成功用于各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械，例如渦輪增壓器、透平機(jī)。相比傳統(tǒng)的剛性表面氣體軸承以及球軸承，波箔型動(dòng)壓徑向氣體軸承表現(xiàn)出許多優(yōu)越性，包括：更高承載能力、更低的能量損失、更好的穩(wěn)定性等等，在一些實(shí)驗(yàn)研究中這些特性已被證明。波箔型動(dòng)壓徑向氣體軸承的結(jié)構(gòu)包含了平箔與波箔兩個(gè)部分，光滑的平箔作為軸承的柔性表面，波箔為平箔提供彈性支承。在該軸承中，平箔與波箔、波箔與軸承外圈殼體存在摩擦，摩擦

2、力的存在可以起到阻尼效應(yīng)，耗散多余的能量，提高了軸承的穩(wěn)定性。
　　 因?yàn)椴ú蛣?dòng)壓徑向氣體軸承結(jié)構(gòu)中含有平箔和波箔兩箔片元件，因此在理論建模方面要比普通的氣體軸承復(fù)雜的多。在分析波箔型動(dòng)壓徑向氣體軸承靜特性時(shí)，氣膜壓力必須與箔片變形相互耦合計(jì)算。為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)模型，分析模型中一般采用彈簧或者梁?jiǎn)卧?，這些模型并沒(méi)有考慮三維效應(yīng)。本文首先運(yùn)用有限單元法，對(duì)箔片建立彈性殼體單元模型。因?yàn)闅んw單元耦合了薄膜應(yīng)力狀態(tài)和平板彎曲狀態(tài)，更能真

3、實(shí)地反映出波箔和平箔的變形。其次運(yùn)用有限差分法及Newton-Raphson迭代法耦合求解Reynolds方程和氣膜厚度方程，分析了軸承氣膜厚度分布、壓力分布、箔片變形量分布以及承載能力，并與實(shí)驗(yàn)作比較，說(shuō)明本方法的可行性和精確性。另外還分析了軸頸轉(zhuǎn)速、波拱高度、箔片厚度等參數(shù)對(duì)軸承靜特性的影響。最后在此基礎(chǔ)上，采用小擾動(dòng)法分析了軸承的動(dòng)特性。
　　 實(shí)驗(yàn)方面，設(shè)計(jì)了平箔柔性滾彎?rùn)C(jī)以及加工波箔所需的模具，對(duì)軸承的制作過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)