小孔節(jié)流靜壓氣體軸承的特性計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由于摩擦損耗小、運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、不產(chǎn)生油污染、構(gòu)造精簡(jiǎn)、使用時(shí)間長(zhǎng)等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在旋轉(zhuǎn)機(jī)械行業(yè)有著廣闊的應(yīng)用前景，并為高速動(dòng)力機(jī)械設(shè)備的發(fā)展開(kāi)拓了新紀(jì)元。為了適應(yīng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高參數(shù)性能指標(biāo)的需求，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速不斷提高，對(duì)軸承的要求也越來(lái)越高，但由此引發(fā)的高速軸系穩(wěn)定性問(wèn)題也越來(lái)越多，為氣體潤(rùn)滑發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。
　　基于高速渦輪膨脹機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，本文以小孔節(jié)流靜壓氣體軸承為研究對(duì)象，首先進(jìn)行了靜態(tài)特性計(jì)算，建立了模型

2、，通過(guò)一維流動(dòng)假設(shè)，推導(dǎo)得出了靜態(tài)下氣膜間隙內(nèi)的壓力分布、靜承載力和靜剛度，采用最新的Matlab軟件進(jìn)行編程計(jì)算，實(shí)現(xiàn)了承載力校核計(jì)算的快速輸出，提高了計(jì)算的精度和效率，為穩(wěn)態(tài)計(jì)算和進(jìn)一步的研究打下了基礎(chǔ)。
　　針對(duì)可壓縮氣體的雷諾方程，采用有限元法進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)特性計(jì)算。介紹了有限元求解可壓縮雷諾方程的基本原理，并對(duì)小孔節(jié)流靜壓氣體軸承進(jìn)行了精確計(jì)算，求解得出氣體的三維壓力分布，并在壓力分布的基礎(chǔ)上求解了軸承的承載力、渦動(dòng)力及剛度

3、，闡述了氣體軸承渦動(dòng)機(jī)理和渦動(dòng)力的計(jì)算方法，研究了動(dòng)壓效應(yīng)和供氣壓力等參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)特性的影響。
　　最后，進(jìn)行了高速的氣體軸承-轉(zhuǎn)子軸系特性試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和系統(tǒng)的搭建進(jìn)行了詳細(xì)介紹，分析了各個(gè)系統(tǒng)的主要功能及實(shí)現(xiàn)手段，給出了振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)的方法。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)分析，通過(guò)圖譜以及幅頻曲線等給出了低頻渦動(dòng)、低頻振蕩等振動(dòng)特征，并結(jié)合楊金福工程穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則分析了軸系的穩(wěn)定性，同時(shí)試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)速和供氣壓力等參數(shù)對(duì)軸系穩(wěn)定性的影響