波箔过渡圆角对箔片气体轴承结构刚度的影响

摘要

为研究波箔过渡圆角这一结构特征对箔片气体轴承性能的影响,基于弹性变形理论,考虑摩擦力以及各波拱之间的相互作用,构建了考虑过渡圆角的波拱的弯矩方程组,推导出箔片的变形方程,得到单个波拱的变形与刚度计算公式.与既有的无过渡圆角的箔片模型进行比较,验证了模型的有效性,并研究了过渡圆角和摩擦因数对箔片气体轴承结构刚度的影响;利用三角形载荷分布形式模拟气膜力分布,研究过渡圆角和摩擦因数对气体轴承结构刚度各向异性的影响.结果表明:在固定区,随着过渡圆角半径的增大,波拱数量呈阶梯状减少,波拱刚度先增大后减小;在滑移区,波拱的刚度随过渡圆角半径的增大而降低,存在使波箔平均刚度达到最大的过渡圆角半径;随着摩擦因数增大,波拱刚度呈非线性上升趋势,有效降低了结构刚度的各向异性;随过渡圆角半径增大,结构刚度各向异性有所增强,但影响程度不如摩擦因数剧烈.研究结果可为波箔气体轴承的结构设计提供理论参考.