【摘要】：箔片氣體動壓軸承是一種采用彈性結(jié)構(gòu)作為支撐的高速軸承。與普通軸承相比,具有高精度、綠色環(huán)保、耐高溫和高速的特點。其在航空航天、空氣循環(huán)、高速透平機械中廣泛應(yīng)用。箔片止推軸承已經(jīng)經(jīng)過了多年的發(fā)展,有很多成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析理論。但是本文研究的層疊式箔片止推軸承,國內(nèi)外對其研究很少,其運行原理和以往的波箔軸承相似,但是結(jié)構(gòu)設(shè)計有很大的區(qū)別,所以需要用不同的結(jié)構(gòu)理論來分析和計算這種新型軸承的性能。本文的主要工作就是通過對結(jié)構(gòu)的分析,推導(dǎo)出一種新理論來計算其靜特性和優(yōu)化其結(jié)構(gòu)參數(shù)并進行實驗測試。層疊型氣體動壓止推軸承和所有的氣體軸承一樣,都是通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)帶動軸承和轉(zhuǎn)子之間的氣體流動,產(chǎn)生流體動壓效應(yīng)來將轉(zhuǎn)子懸浮。但是其層疊式的結(jié)構(gòu)設(shè)計使得箔片結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)變形相互影響的現(xiàn)象,計算箔片變形時不能簡單的等效為彈簧模型。為了更貼合實際的計算這種軸承的性能,先推導(dǎo)了在扇形區(qū)域上進行有限元計算的扇形薄板模型理論,然后推導(dǎo)了可以和有限元方法融合的專門用來處理箔片之間接觸變形的接觸力學有限元方法。新的方法必須經(jīng)過驗證,所以進行了一系列的數(shù)值計算并且和ANSYS仿真軟件的結(jié)果進行了對比,驗證了理論的可行性。建立起結(jié)構(gòu)模型后,還需要和氣體動壓方程結(jié)合起來才能求解軸承的性能。所以,建立了在柱坐標下的氣體動壓Reynolds方程和氣膜厚度方程。使用有限差分法在扇形區(qū)域上求解Reynolds方程,得到氣膜壓力和氣膜厚度,利用弱耦合的方式將結(jié)構(gòu)模型和氣體方程聯(lián)立求解,得到軸承穩(wěn)定工作下的特性。根據(jù)求解出的靜特性,分析了層疊式軸承和波箔型軸承的不同之處,并重點分析了層疊式軸承的變形和接觸特點。為了對層疊型箔片止推軸承的設(shè)計做指導(dǎo),研究了各個結(jié)構(gòu)參數(shù)和流場參數(shù)對軸承承載特性和摩擦特性的影響情況。根據(jù)計算結(jié)果提出了最適合的結(jié)構(gòu)參數(shù)。并且利用這些參數(shù)設(shè)計制造了止推軸承,搭建了實驗臺測試使用效果。最終實驗結(jié)果和計算結(jié)果在誤差允許范圍之內(nèi),證明了計算結(jié)果的可行性。
【圖文】：

圖 1-1 第一代波箔型止推箔片軸承[3]片型止推軸承 第二代仍是 Hamilton Sta承對波箔片加工處理，在半徑方向和圓周方紋，如圖 1-2。使得波箔的剛度能夠更加適應(yīng)用了周向變節(jié)距的設(shè)計。使得的剛度在整塊

圖 1-2 支撐波箔結(jié)構(gòu)圖壓結(jié)合型薄片氣體止推軸承 沒有外部供氣的軸承源的低，所以 Kim 和 Lee 在 2011 年提出了動壓和靜壓結(jié)構(gòu)和外形與純動壓類似，底部為分布式支撐波箔，箔的圓心處加工出通氣孔。在動壓軸承的啟停動階段
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH133.37

【參考文獻】

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本文編號：2692595