波箔箔片动压气体轴承的实验研究

摘要

为满足透平机械高速可靠运转的需求,设计了一种波箔型箔片轴承,其基本结构由柔性平箔和支承平箔的弹性波箔组成.在气体轴承-高速低温透平膨胀机实验台上对波箔箔片动压气体轴承进行了实验,实验中采用压缩空气驱动透平转子,以功率75 kW的阿特拉斯螺杆压缩机作为供气源,从而获得了0.1～1.15 MPa、标准工况下最高流量为600 m3/h的压缩空气.将波箔厚度为0.05 mm及0.07 mm的2种箔片动压气体径向轴承,应用于主轴Φ25 mm的标准工况下150 m3/h制氧机用高速透平膨胀机,研究了箔片支承高速透平转子的振动特性及稳定性.实验结果表明:波箔弹性元件的刚度是轴承性能的重要影响因素之一,0.05 mm波箔刚度小,柔性变形裕度较大,可以抑制转子不稳定涡动,透平膨胀机转子最高转速达93 366 r/min;0.07 mm波箔刚度较大,柔性变形裕度相对较小,当最高转速达到93 161 r/min时转子出现涡动.2种波箔厚度的轴承最高转速达到9.3万r/min时转子的最大振幅均小于20μm,波箔轴承表现出了良好的刚度和阻尼特性,可有效抑制Φ25 mm的高速透平膨胀机转子的涡动.