新型径向动压波箔气体轴承的动态性能实验研究

摘要

波箔轴承作为传统气体动压轴承的最新一代的继承者，以其高转速、高承载力及良好的稳定性被广泛应用在现代旋转机械中。随着科技快速发展，人们对波箔轴承的服役要求变得越来越高，对轴承抵御扰动的能力也提出了更高的要求。新型波箔轴承通过箔片结构上的调整，提高了轴承综合性能。本文以新型分离式波箔轴承动特性实验研究为主，建立实验台，研究不同扰动工况对轴承动特性的影响规律。
　　在考虑摩擦的条件下采用多自由度梁单元建立了波箔片变形分析模型，通过对模型的求解获得箔片的静变形，为轴承箔片静刚度的精确求解提供支持。同时，设计箔片静刚度测试实验台，测试、比较了不同材料、结构及固定方式对箔片静刚度的影响，并将实验结果与理论计算结果进行对比。研究表明，箔片的材料、结构及固定方式都会对其静刚度产生很大影响，所建立的箔片静刚度求解模型计算结果和实验数据一致。
　　改进径向动压波箔轴承动、静特性测试实验台，选取不同材料和结构的箔片轴承作为研究对象，测试了轴承的静态及动态性能。对轴承偏位角及静刚度进行了计算，通过实验测量轴承的静态偏位角、静刚度及摩擦转矩；应用最小二乘法与线性叠加法建立轴承动特性系数提取模型，测试了轴承在动态扰动下的刚度和阻尼系数、轴心轨迹。在转子静止状态下对箔片的动特性系数也进行了测量，并与轴承的对应项进行比较。通过对实验结果的分析，研究了激振频率、静态载荷及轴颈转速对轴承动态性能的影响。实验结果表明，轴承的静态偏位角、摩擦转矩受静载荷影响较大，激振频率、轴颈转速及静态载荷对轴承的动特性系数及轴心涡动影响显著。
　　通过实验研究所得箔片静刚度、动刚度以及轴承动特性数据可为新型径向波箔轴承的设计提供一些重要参考。

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注释表

第一章 绪论

1.1 波箔型气体轴承概述

1.2 波箔型动压气体轴承发展历程

1.3 本课题的研究背景

1.4 本文的主要研究工作概述

第二章 波箔气体轴承箔片静刚度理论计算及实验研究

2.1 波箔弹性变形建模分析

2.2平箔片载荷压力分布计算

2.3箔片静刚度实验研究

2.4本章小结

第三章 径向波箔气体轴承动特性实验台改进设计

3.1实验台主体结构介绍

3.2实验轴承

3.3测试系统设计

3.4径向波箔轴承动特性实验方案的拟定

3.5本章小结

第四章 径向波箔气体轴承静态性能实验研究

4.1轴承静态性能分析的理论基础

4.2静特性实验数据处理

4.3静特性实验结果分析

4.4本章小结

第五章 径向波箔气体轴承动态性能实验研究

5.1动特性系数分析的理论基础

5.2动特性实验数据处理

5.3实验结果对比及分析

5.4实验结果验证

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文