本文關(guān)鍵詞：嵌入彈簧式氣體箔片軸承理論分析與實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣體箔片軸承作為一種自作用氣體動(dòng)壓軸承能提供許多球軸承和油潤(rùn)滑軸承不能提供的優(yōu)點(diǎn),比如可靠性高、質(zhì)量小、免維護(hù)、耐高溫、能在超高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。氣體箔片軸承可以應(yīng)用到空氣循環(huán)系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī),渦輪增壓器等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械當(dāng)中,可以很大的提高這些機(jī)械的性能。氣體箔片軸承在擁有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí),也存在一些阻礙其廣泛應(yīng)用的缺點(diǎn),比如較低的承載能力、不充足的阻尼性能以及制作流程復(fù)雜昂貴。針對(duì)氣體箔片軸承存在的這些缺點(diǎn),本文提出了一種新型嵌入彈簧式氣體箔片軸承。這種新型的氣體箔片軸承制作簡(jiǎn)單、具有良好的阻尼性能和承載能力。本文針對(duì)此種新型氣體箔片軸承做了以下工作:對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了研究。建立了預(yù)測(cè)軸承彈性支撐結(jié)構(gòu)特性的分析模型。對(duì)軸承進(jìn)行了靜態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試,測(cè)量的軸承載荷偏移曲線能夠和預(yù)測(cè)的軸承載荷偏移曲線能很好的耦合,證明了軸承分析模型的正確性。同時(shí),對(duì)波箔型軸承和嵌入彈簧式軸承的靜態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表面,嵌入彈簧式氣體箔片軸承具有更高的損耗因子。對(duì)軸承進(jìn)行了動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試,測(cè)量了軸承在不同頻率和振幅下的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)剛度和等效粘性阻尼因子。對(duì)軸承的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了參數(shù)化分析。在建立的嵌入彈簧結(jié)構(gòu)剛度模型的基礎(chǔ)上對(duì)軸承的靜態(tài)特性進(jìn)行了分析。建立了彈性支撐結(jié)構(gòu)的剛度矩陣,結(jié)合有限差分法和Newton-Raphson迭代法對(duì)定常狀態(tài)下的Reynolds方程進(jìn)行求解,得出了軸承的氣膜壓力和氣膜厚度分布,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。對(duì)軸承靜態(tài)特性進(jìn)行了參數(shù)化分析,研究了軸承彈簧數(shù)量、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度和軸承載荷對(duì)軸承的偏心率、最小氣膜厚度和偏位角的影響。最后還研究了軸承的軸向剛度分布對(duì)軸承承載能力的影響。在嵌入彈簧式氣體箔片軸承靜態(tài)特性分析的基礎(chǔ)上,對(duì)軸承的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了分析。在建立的軸承嵌入彈簧結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上建立了軸承彈性支撐結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平衡方程。采用數(shù)值擾動(dòng)法對(duì)軸承非定常狀態(tài)下的Reynolds方程進(jìn)行處理,獲得了一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)下的Reynolds方程和四個(gè)一階動(dòng)態(tài)系數(shù)擾動(dòng)方程。采用有限差分法來求解這些方程得到了軸承的動(dòng)態(tài)剛度和阻尼因子。分析了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、彈簧之間的軸向預(yù)緊和彈簧數(shù)量對(duì)軸承動(dòng)態(tài)剛度和阻尼因子的影響。對(duì)嵌入彈簧式氣體箔片軸承在氣膜形成以后的性能進(jìn)行評(píng)估。對(duì)軸承進(jìn)行了起飛實(shí)驗(yàn),測(cè)量了軸承在一定轉(zhuǎn)速下的起飛扭矩和溫度特性,證明了軸承的氣膜已經(jīng)形成。搭建了對(duì)軸承在起飛之后進(jìn)行推拉實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)臺(tái),并在不同轉(zhuǎn)速和不同彈簧數(shù)量的情況下對(duì)軸承進(jìn)行了推拉實(shí)驗(yàn),分析了軸承了性能。
【關(guān)鍵詞】：氣體箔片軸承 彈簧 剛度 阻尼 靜態(tài)特性 動(dòng)態(tài)特性 軸承實(shí)驗(yàn)
【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】：2016
【分類號(hào)】：TH133.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 課題背景及研究的意義10-12
• 1.2 氣體箔片軸承的發(fā)展歷史和結(jié)構(gòu)形式12-18
• 1.2.1 氣體箔片軸承的發(fā)展歷史12-13
• 1.2.2 氣體箔片軸承的結(jié)構(gòu)形式13-18
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-23
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)外理論研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀20-23
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容23-25
• 第2章 嵌入彈簧式氣體箔片軸承的結(jié)構(gòu)特性分析25-42
• 2.1 嵌入彈簧式氣體箔片軸承結(jié)構(gòu)描述25-26
• 2.2 嵌入彈簧結(jié)構(gòu)的理論模型26-31
• 2.2.1 彈簧變形的計(jì)算26-29
• 2.2.2 摩擦力的計(jì)算29-31
• 2.3 嵌入彈簧式氣體箔片軸承的靜態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試31-34
• 2.3.1 靜態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)描述及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析31-32
• 2.3.2 嵌入彈簧結(jié)構(gòu)理論模型的驗(yàn)證32-33
• 2.3.3 與波箔型氣體箔片軸承靜態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試結(jié)果對(duì)比33-34
• 2.4 嵌入彈簧式氣體箔片軸承的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)性能測(cè)試34-37
• 2.5 參數(shù)化分析37-41
• 2.5.1 彈簧數(shù)量對(duì)軸承結(jié)構(gòu)性能的影響37-39
• 2.5.2 軸向預(yù)緊對(duì)軸承結(jié)構(gòu)性能的影響39-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第3章 嵌入彈簧式氣體箔片軸承的靜態(tài)特性分析42-51
• 3.1 軸承的靜態(tài)特性計(jì)算過程42-45
• 3.1.1 流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論模型42-43
• 3.1.2 Reynolds方程的數(shù)值求解43
• 3.1.3 彈性支撐結(jié)構(gòu)的剛度矩陣43-44
• 3.1.4 軸承的承載能力和偏位角計(jì)算44
• 3.1.5 程序計(jì)算流程圖44-45
• 3.2 軸承的靜態(tài)特性結(jié)果分析45-49
• 3.2.1 氣膜壓力和氣膜厚度分布45-47
• 3.2.3 參數(shù)化分析47-49
• 3.3 軸向剛度分布對(duì)軸承承載能力影響49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第4章 嵌入彈簧式氣體箔片軸承的動(dòng)態(tài)特性分析51-60
• 4.1 嵌入彈簧式氣體箔片徑向軸承的動(dòng)態(tài)特性求解模型51-56
• 4.1.1 氣膜的模型51-52
• 4.1.2 彈性支撐結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型52-53
• 4.1.3 Reynolds方程的擾動(dòng)法處理53-56
• 4.1.4 數(shù)值計(jì)算流程圖56
• 4.2 嵌入彈簧式氣體箔片徑向軸承的動(dòng)態(tài)特性結(jié)果分析56-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 嵌入彈簧式氣體箔片軸承的實(shí)驗(yàn)研究60-68
• 5.1 軸承的起飛實(shí)驗(yàn)60-63
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)描述60-61
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析61-63
• 5.2 軸承起飛之后推拉實(shí)驗(yàn)63-66
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)描述63-64
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果分析64-66
• 5.2.3 不同彈簧數(shù)量的軸承的推拉實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比66
• 5.3 本章小結(jié)66-68
• 總結(jié)與展望68-71
• 參考文獻(xiàn)71-78
• 致謝78-79
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄79-80
• 附錄B 嵌入彈簧結(jié)構(gòu)分析模型中的相關(guān)參數(shù)表達(dá)式80

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