高速静压气体轴承—转子系统稳定性研究

摘要

静压气体轴承具有运转平稳、无污染、摩阻低、速度高等优点,被广泛应用于仪表机床、陀螺仪、高速牙钻、涡轮增压器、制冷机等设备。近年来随着旋转机器对转子转速要求的不断提高,使得其对整个系统稳定性也提出了更高的要求,尤其是如何避免转子在经过临界转速时的剧烈振动也逐渐成为研究热点。
　　 为解决气浮轴承-转子系统在经过临界转速时剧烈振动不稳定这一问题,本文对高速静压气体轴承-转子系统稳定性展开了深入的研究,主要的研究内容包括:
　　 理论分析不同轴承供气压力对系统临界特性的影响。以雷诺方程的基本形式为基础,结合有限长径向气体轴承的实际工作状况,推导系统动刚度表达式,分析影响系统临界特性的各因素,提出一种提高系统临界特性时稳定性方法。
　　 设计、搭建高速静压气体轴承.转子控制系统。控制程序采用LABVIEW和MATLAB的混合编程方法,程序可以对转子转速、供气压力、供气流量采集和显示,以及以转子转速为反馈条件,通过电-气比例阀自动控制轴承和涡轮的供气压力。
　　 对气体轴承和涡轮不同供气压力工况组合进行系统临界特性振动试验与分析。结果表明:在一定供气压力范围内,临界转速随着轴承供气压力增大而升高,振动幅值随着轴承供气压力增大而降低。利用此特性,在转子运转过程中通过合理控制轴承和涡轮的供气压力,能够有效的抑制临界转速时的振动幅值,大大增大了系统临界转速时的稳定性。