彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承是以氣體為潤(rùn)滑介質(zhì)、采用柔性表面為支承的自作用式軸承,具有質(zhì)量輕,成本低,穩(wěn)定性好,摩擦功耗低,耐沖擊,耐高低溫,承載力高等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、精密儀器設(shè)備、航空航天業(yè)等領(lǐng)域。但目前為止,相比于國(guó)外較為成熟的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用研究,國(guó)內(nèi)對(duì)氣體箔片軸承的實(shí)驗(yàn)研究主要集中在軸承的靜、動(dòng)特性和轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性上,嚴(yán)重缺乏針對(duì)箔片氣體軸承基礎(chǔ)性能測(cè)試以及設(shè)計(jì)和加工制造的研究。鑒于此,本文對(duì)箔片氣體動(dòng)壓軸承進(jìn)行了理論研究,討論了相關(guān)參數(shù)對(duì)氣膜壓力的影響。本文建立了止推彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承的彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的數(shù)值模型,并根據(jù)止推箔片氣體動(dòng)壓軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作特性,分析了具有線性阻尼和剛度的彈性變形基礎(chǔ)模型。推導(dǎo)了極坐標(biāo)下的壓力控制Reynolds方程的無(wú)量綱方程,采用有限差分法（FDM）和超松弛迭代法（SOR）進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并用MATLAB編程求解差分方程組,從而得到軸承氣膜壓力分布和氣膜厚度分布規(guī)律。在計(jì)算非線性壓力控制Reynolds方程時(shí),運(yùn)用了兩種線性化方法。其一是經(jīng)典的Newton-Raphson方法,另外提出了一種線性替代法,對(duì)無(wú)量綱化的有限差分方程組進(jìn)行... 

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圖1-1張緊型箔片氣體徑向軸承

圖 1-1 張緊型箔片氣體徑向軸承 圖 1-2 懸臂型箔片氣體徑向軸承(ii)懸臂型箔片氣體軸承航空航天領(lǐng)域要求轉(zhuǎn)子具有更高的轉(zhuǎn)速與更好的穩(wěn)定性，于是 ASAC 公司在 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代初，研制出一種懸臂型箔片軸承。結(jié)構(gòu)如圖 1-2 所示。若干箔片依次排列在軸承內(nèi)表面，在軸承座內(nèi)孔中設(shè)置凹槽，用來(lái)固定住箔片，在箔片下方安裝的彈簧能夠調(diào)節(jié)箔片元件的搭接角度，改變軸承表面彈性及變形，控制軸承預(yù)載荷或軸承表面剛度[18]。該公司于 1994 年參與調(diào)查，數(shù)據(jù)顯示國(guó)外 90%的商用飛機(jī)的空氣制冷系統(tǒng)采用了懸臂型軸承透平膨脹機(jī)[18]。1971~1976 年，懸臂型軸承在航空用小型燃?xì)廨啓C(jī)上被廣泛的使用。(iii)波箔型箔片氣體軸承波箔型氣體軸承綜合性能良好，具有加工制作簡(jiǎn)單、承載力高等優(yōu)點(diǎn)，因而是應(yīng)用的最廣的一類軸承。它主要由兩部分構(gòu)成：頂層平箔片，提供光滑表面，形成潤(rùn)滑氣膜收斂楔型區(qū)域；支承波箔片主要用來(lái)提供支承剛度和阻尼[5]。波箔型軸承按照布排方式的不同可以劃分為三代：

(a)波箔型氣體軸承 (b) 雙層波箔型圖 1-3 第一代波箔型徑向氣體軸承1981 年 Gray 等研制出了第二代波箔型徑向氣體動(dòng)壓軸承。結(jié)構(gòu)如圖 1-4所示，軸承波箔在節(jié)距上做了改變，將恒定的節(jié)距改為漸變方式，以調(diào)整波箔的支承剛度，節(jié)距越小，剛度越大；在軸向方向上，把波箔進(jìn)行分割，每條寬窄不一，中間位置的波箔帶最寬[5]。軸承支承剛度通過(guò)這種結(jié)構(gòu)形式能夠得到及時(shí)調(diào)整，處于端部的氣體泄漏減少，從而軸承的自適應(yīng)性、穩(wěn)定性和承載力也將會(huì)提高，第二代軸承的承載力系數(shù)接近 0.5[10]。第三代波箔型徑向氣體動(dòng)壓軸承改變了箔片形狀和數(shù)量，結(jié)構(gòu)如圖 1-5 所示。該軸承具有兩個(gè)重要的特點(diǎn),一是增加箔片的支撐點(diǎn),減少頂箔的凹陷；二是剛度可隨撓度的變化而改變。Kang 等人提出一種新形式的軸承，額外增加一條波紋數(shù)目不同的波箔片，這樣兩條波箔帶具有的剛度不同，發(fā)揮的作用就不同。在低負(fù)載狀態(tài)時(shí)，較軟的波箔發(fā)揮主要作用，能夠很好的支撐軸承；較硬的波箔剛度比較大，可以在軸承負(fù)載較重和轉(zhuǎn)速較高時(shí)提供所需的剛度[24]。該結(jié)構(gòu)有效的提高了軸承的穩(wěn)定性和承載力，其承載力系數(shù)可達(dá) 1.0[13]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]嵌入彈簧式氣體箔片軸承理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 胡錦.湖南大學(xué) 2016
[3]波箔動(dòng)壓氣體軸承承載特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 石卓奇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]空氣動(dòng)壓潤(rùn)滑無(wú)油渦輪增壓器的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 謝永強(qiáng).湖南大學(xué) 2015
[5]彈性箔片氣體動(dòng)壓推力軸承的靜動(dòng)態(tài)特性和熱特性研究[D]. 劉良軍.湖南大學(xué) 2015
[6]空氣箔片軸承設(shè)計(jì)、制造及其靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王法義.湖南大學(xué) 2014
[7]波箔型氣體動(dòng)壓軸承特性數(shù)值研究[D]. 方華.南京航空航天大學(xué) 2013
[8]彈性箔片動(dòng)壓氣體止推軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究[D]. 閆佳佳.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[9]箔片結(jié)構(gòu)對(duì)箔片氣體軸承性能影響的分析[D]. 劉文琰.中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所） 2011
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