Gaslejer bliver benyttet i stigende grad i moderne turbomaskineri på grund af deres indiskutable fordele. De kan operere ved højere hastigheder end de fleste andre lejetyper, stort set uden at generere støj og varme, og i de fleste tilfælde, som i dette arbejde, er den benyttede gas atmosfærisk luft som er billig, nemt tilgængelig og ren. Ikke desto mindre har lejekonceptet flere ulemper: den lave viskositet af smøremidlet resulterer i en lav bæreevne og gaslejer byder også på lave dæmpningsegenskaber, hvilket ofte leder til et reduceret stabilitetsområde og gør drift tæt på, eller igennem, de kritiske hastigheder farligt. For at kunne komme uden om sådanne begrænsninger, er en mekatronisk anordning foreslået. Anordningen, under navnet "Aktivt hybrid-radialgasleje" eller blot "aktivt gasleje", kombinerer et aerodynamisk baseret gasglideleje med piezo-elektrisk kontrollerede indsprøjtningsdyser. I det foreliggende arbejde er kontrolsignalet til den piezo-elektrisk kontrollerede indsprøjtning baseret på en teoretisk model. Denne tilgang muliggør en nem ændring af enhver af de talrige fysiske parametre i systemet, hvis dette er påkrævet. Den benyttede teoretiske model er baseret på en modificeret udgave af Reynolds ligning, hvor et ekstra led er tilføjet for at kunne inkludere effekten af ekstern tryksætning. Til at validere den teoretiske model, er benyttet en testrig, hvilken består af en fleksibel rotor understøttet af et kugleleje og det aktive gasleje. Afhandlingen har tre hovedfokusområder og originale bidrag: Først og fremmest, forbedring af den eksisterende teoretiske model for aktive gaslejer, med særligt fokus på modelleringen af indsprøjtningssystemet. For det andet, en eksperimentel validering af den forbedrede matematiske model i form af statiske egenskaber (sølens ligevægtsposition og de resulterende aerodynamiske kræfter) og dynamiske egenskaber (egenfrekvenser og dæmpningsfaktorer af rotor-leje-systemet). Afslutningsvis, udførelsen af et modelbaseret design af controllerne der tillader en forbedring af de dynamiske egenskaber for rotor-gasleje-systemet og dermed lader systemet krydse de kritiske hastigheder. Resultaterne viser en signifikant stigning i systemets dæmpningsfaktorer, hvilket muliggør at den fleksible rotor kan køre igennem de kritiske hastigheder og op til 50 % over den anden kritiske hastighed, uden stabilitetsproblemer. De teoretiske og eksperimentelle resultater i de aktive tests viser tydeligt effektiviteten af at have en teoretisk model som designværktøj til at teste forskellige controllere, men også fordelen af at anvende aktive smøreteknikker til gassmurte lejer.
展开▼
