【摘要】： 懸臂型箔片氣體動壓軸承以氣體作為潤滑劑,摩擦損耗小,特別適合于高速旋轉(zhuǎn)支撐,有著廣闊的應用前景。在國外,此種軸承已廣泛應用于軍事領域和透平膨脹機等高速旋轉(zhuǎn)設備上。但由于其結(jié)構(gòu)復雜,研究困難,加工成本高,其在國內(nèi)的發(fā)展還一直處于研究階段,還未進行實際生產(chǎn)。因此,積極開展對這種軸承的深入研究有著很重要的現(xiàn)實意義。本論文以彈性力學、摩擦學、有限差分法等相關知識為基礎,對懸臂型箔片徑向氣體動壓軸承的靜特性,溫度場和動特性進行了比較深入的分析,為以后懸臂型箔片氣體動壓軸承的研究提供一定的理論依據(jù)。 本論文主要做了以下工作： 第一,對氣體軸承的主要部件——箔片的變形進行深入分析。運用彈性力學中柱形薄殼變形的有矩理論來求解箔片的彈性變形,通過柱殼微元的平衡微分方程、變形幾何方程、物理方程聯(lián)立求得軸承中箔片的變形方程。為進一步求解軸承的各項性能打下基礎。 第二,以流體潤滑理論為基礎,推導得出了可壓縮性流體的非定常雷諾方程,并用有限差分法求解此方程,得出剛性面軸承的氣膜壓力分布,然后將箔片的變形對軸承的氣膜壓力分布的影響考慮進來,得出懸臂型徑向氣體動壓軸承的氣膜壓力分布,并以此為基礎分析軸承的靜特性。為求解軸承的溫度場和動特性提供前提。 第三,依據(jù)能量方程,建立懸臂型徑向氣體動壓軸承的溫度場模型,并用有限差分法求解,然后將溫度對軸承性能的影響考慮進來,得出軸承在工作區(qū)域內(nèi)的溫度分布。 第四,以軸承動特性的概念為出發(fā)點,建立適于研究懸臂型動壓徑向氣體軸承的阻尼和剛度的數(shù)學模型,并利用有限差分法求解此動特性方程,求得軸承的動態(tài)剛度和動態(tài)阻尼系數(shù)。
【圖文】：

物力來開發(fā)研制箔片氣動軸承，箔片式氣動軸承的優(yōu)越性能決定了其廣闊的發(fā)展前景。目前，按照箔片式氣體軸承的結(jié)構(gòu)形式可將其分為:懸臂型、張緊型、纏繞型、波箔型和多楔型。圖1一2給出了四種形式的箔片式動壓氣體軸承的結(jié)構(gòu)示意[5}一l8]。機架帥)張緊型〔b)懸臂型(辦多楔型(d)纏繞型圖1一2箔片式氣體軸承的主要結(jié)構(gòu)形式(l)張緊型(Tension腸pe)1928年英國 ThomsonHouton公司的A.A.Pollock首次發(fā)明并制造出了張緊型箔片徑向氣體動壓軸承，對它的理論研究是由 BlockH.和、乞 nRossomJ.J.于1953年首次進行的， BlockH.和、認 nRossomJ.J.對其工作原理進行了詳細闡述和實驗分析。張緊型箔片徑向氣體動壓軸承的原型是一根靜止柱體和一條繞其高速運動的撓性箔帶構(gòu)成的，借助氣體的動壓效應使兩者分離;1965年，Eshel和Elrod采用完全撓性變形與一維流體模

由軸承的總體壓力變化圖只能大體看出軸承壓力的大致分布，軸承的最大壓力主要集中在第4.5.6號箔片處。由軸承的總體壓力變化可以很容易的得出更為具體的軸承周向壓力分布和軸承軸向壓力分布(如圖3一7)34{軸承周向方向(a)只國良﨏低叫長國冪咧暇軸承軸向方向(b)圖3一7軸承周向壓力分布圖(a)與軸承軸向壓力分布圖(b)觀察圖3一7可以發(fā)現(xiàn)，軸承的周向壓力分布大體呈先增大后減小的趨勢，在箔片搭接點處會出現(xiàn)壓力波動。對于8箔片的懸臂型箔片氣動軸承，最大壓力出現(xiàn)在第5和第6號箔片上。軸承的軸向壓力呈現(xiàn)先增大后減刁置。、的變化趨勢，最大壓力在軸線的中心位
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TH133.3

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本文編號：2628372