【摘要】：氣體箔片軸承憑借其高速、高效、無(wú)油、免維護(hù)等突出性優(yōu)點(diǎn)已在空壓機(jī)、空氣循環(huán)機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中得到了較為廣泛的應(yīng)用。氣體箔片軸承主要由軸承體、頂箔和彈性支承結(jié)構(gòu)組成,分為徑向軸承和推力軸承兩大分支發(fā)展。為了能拓寬氣體箔片軸承的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域,需要在軸承結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和加工工藝上有不斷的創(chuàng)新和發(fā)展。本文針對(duì)新型的氣體箔片徑向軸承和推力軸承分別提出相應(yīng)的理論模型,并對(duì)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、靜動(dòng)態(tài)特性和熱彈流特性進(jìn)行了分析。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:根據(jù)新型三瓣式氣體箔片徑向軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將其彈性支承箔片簡(jiǎn)化成由兩根剛性桿和一根水平彈簧組成的結(jié)構(gòu)模型,然后根據(jù)受力分析和能量法求解了支承箔片的等效垂直剛度。對(duì)頂箔建立起二維有限殼單元模型。聯(lián)立可壓縮氣體Reynolds方程和箔片變形方程,耦合求解氣膜壓力分布情況,進(jìn)而得到新型三瓣式氣體箔片徑向軸承的靜動(dòng)態(tài)特性。通過對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析,研究了氣體箔片徑向軸承和等尺寸剛性軸承的性能差異;分析了軸承預(yù)載和軸承安裝角度分別對(duì)箔片徑向軸承的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)剛度、阻尼的影響,為該軸承的設(shè)計(jì)和應(yīng)用提供了參考和指導(dǎo);另外,研究了軸承動(dòng)態(tài)參數(shù)隨工作轉(zhuǎn)速的變化情況,后續(xù)將其作為轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型的輸入可以得到軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)特性。針對(duì)新型的疊片式氣體箔片推力軸承,本文建立了適用于堆疊式支承結(jié)構(gòu)的梁模型,用以計(jì)算其等效垂直剛度。推導(dǎo)了適用于推力軸承所在柱坐標(biāo)系下的Reynolds方程,并使用有限差分法和微擾動(dòng)法求解得到了疊片式氣體箔片推力軸承的靜動(dòng)態(tài)特性。根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析了支承結(jié)構(gòu)的剛度分布情況,并據(jù)此解釋了二次楔形效應(yīng)和氣壓雙峰現(xiàn)象;研究了最小氣膜厚度與軸承靜動(dòng)態(tài)特性的關(guān)系;探討了不同楔形高度對(duì)推力軸承承載能力、摩擦力矩和動(dòng)態(tài)剛度阻尼的影響情況,從理論層面上指導(dǎo)設(shè)計(jì)中對(duì)于該重要軸承參數(shù)的確定。在考慮疊片式氣體箔片推力軸承的氣膜剪切產(chǎn)熱效應(yīng)后,建立了推力軸承的非等溫氣體Reynolds方程及其能量方程;并在充分分析推力軸承的傳熱路徑后,搭建了推力軸承各元件的熱阻模型。通過數(shù)值仿真模擬得到了軸承氣膜各點(diǎn)位置的溫度情況;研究了軸承載荷和轉(zhuǎn)速對(duì)軸承各元件溫度的影響;分析了箔片內(nèi)通入冷卻氣流后對(duì)軸承溫度的影響效果。
【圖文】：

相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究也在不斷更新和豐富，可預(yù)片徑向軸承結(jié)構(gòu)類型片徑向軸承的發(fā)展和應(yīng)用，其軸承結(jié)構(gòu)根據(jù)多樣種形式，主要分為下面幾種類型：式徑向軸承箔片徑向軸承可以算是最早有所應(yīng)用和研究的箔中。其結(jié)構(gòu)由軸承體、三塊柔性箔片、導(dǎo)向銷和整箔片的張緊狀態(tài)，軸承如圖 1.1 所示。由于轉(zhuǎn)導(dǎo)致的不對(duì)中都可以使得轉(zhuǎn)子與箔片之間形成楔體進(jìn)入楔形區(qū)壓縮，，產(chǎn)生高壓，支承轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)較低，且箔片長(zhǎng)期處于張緊狀態(tài)，大大降低到了嚴(yán)重阻礙，后逐漸被其他類型軸承所取代[17

新型徑向與推力氣體動(dòng)壓箔片軸承的性能預(yù)測(cè)片徑向軸承由 AiResearch 公司研制出來(lái)，并機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖 1.2 所示。多葉式氣體箔片軸承體兩個(gè)部分。由于軸承箔片存在預(yù)載，在已形成楔形區(qū)域，有利于軸承起飛。后期，音 767、757 機(jī)型的 ACM 當(dāng)中，其軸承結(jié)構(gòu)彈簧支承，以增加其承載能力。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH133.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2681502