弹性波箔动压径向气体轴承的理论分析与实验设计

摘要

弹性波箔动压径向气体轴承是一种新型的支承元件。国外已有成型产品用于透平膨胀机等高速旋转设备上，在理论和应用方面都进行了较为深入地研究。而国内目前主要处在理论探索阶段，对轴承性能的研究虽有些相关报告，但系统性的理论分析还没有形成，特别是在应用方面还没有成熟的产品出现。该类轴承的箔片弹性及阻尼对轴承工作性能的影响比较复杂，精确建模困难较大。 本论文主要完成了以下几个方面的工作。首先分析了弹性箔片在载荷作用下的变形规律，得到箔片变形的计算模型。然后建立了弹性波箔轴承的热流体动力模型，应用数值方法并编程计算，得到波箔轴承压力、膜厚分布规律，并讨论了其与偏心率、长径比等影响参数之间变化关系，比较了刚性轴承与波箔轴承在压力、膜厚分布上的差异，求解了轴承工作区的气膜温度场。在此基础上建立了动特性模型，得到轴承气膜刚度、阻尼与偏心率、长径比、轴承数之间的关系。最后为进行实验验证，设计了箔片加工模具，制作了部分轴承零件，设计了轴承测试实验台。 本论文的研究工作为进一步对该类轴承进行深入的理论分析和实验测试做了一定的基础工作，希望为今后波箔轴承及相近弹性轴承的研究提供一定的借鉴作用。