高速氣體軸承實(shí)驗(yàn)臺設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、空氣動壓箔片軸承(GFB)使用周圍環(huán)境中的空氣作為潤滑介質(zhì)，能夠很好的運(yùn)行在高溫、高轉(zhuǎn)速條件之下，被認(rèn)為是在高溫、高速情況下替代常規(guī)油膜軸承和滾動軸承的最理想產(chǎn)品。使用空氣動壓箔片軸承作為支承結(jié)構(gòu)的無油渦輪機(jī)械具有更簡單的結(jié)構(gòu)、更高的運(yùn)行轉(zhuǎn)速和工作溫度，所以無油渦輪機(jī)械體積更加緊湊的同時(shí)，也擁有更高的機(jī)械效率。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，空氣動壓箔片軸承在理論研究方面越來越成熟，各種不同的軸承結(jié)構(gòu)也被相繼提出。本文設(shè)計(jì)了一種具有新型彈性支承結(jié)構(gòu)的

2、箔片軸承—混合波箔金屬絲網(wǎng)箔片軸承(HB-MFB)，搭建了箔片軸承靜態(tài)和動態(tài)測試實(shí)驗(yàn)臺并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。本文主要研究重點(diǎn)如下:
　　設(shè)計(jì)了使用波箔和金屬絲網(wǎng)塊復(fù)合在一起作為彈性支承結(jié)構(gòu)的HB-MFB，對HB-MFB的設(shè)計(jì)和加工過程進(jìn)行了詳細(xì)敘述。在文章中，總結(jié)了波箔設(shè)計(jì)、金屬絲網(wǎng)密度選擇、金屬絲網(wǎng)塊尺寸選擇、布置和熱處理工藝等相關(guān)過程和經(jīng)驗(yàn)。
　　按照本文總結(jié)的實(shí)驗(yàn)方案，對HB-MFB和波箔型軸承(BFB)在同等實(shí)驗(yàn)條

3、件下進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明，全部測試軸承（HB-MFB和BFB）的靜態(tài)結(jié)構(gòu)剛度都顯示出了很強(qiáng)的非線性特性，而且HB-MFB在靜態(tài)載荷下表現(xiàn)出了更優(yōu)秀的機(jī)械能量損耗特性;隨著激振頻率的增加，全部測試軸承的動態(tài)結(jié)構(gòu)剛度出現(xiàn)輕微幅度的上升，等效粘性阻尼系數(shù)則出現(xiàn)迅速的下降。
　　設(shè)計(jì)搭建了空氣動壓箔片軸承高速測試實(shí)驗(yàn)臺，對實(shí)驗(yàn)臺的關(guān)鍵之處進(jìn)行了特別設(shè)計(jì)，利用NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。使用激光對中儀和現(xiàn)場動平衡儀對實(shí)驗(yàn)

4、臺進(jìn)行了轉(zhuǎn)子對中和現(xiàn)場動平衡，進(jìn)一步保證了實(shí)驗(yàn)臺的良好性能。最后，針對箔片軸承不同的實(shí)驗(yàn)研究需要，設(shè)計(jì)了不同的實(shí)驗(yàn)加載和測試系統(tǒng)。
　　利用高轉(zhuǎn)速測試實(shí)驗(yàn)臺對HB-MFB進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行了軸承的循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)和力錘敲擊實(shí)驗(yàn)。循環(huán)加載實(shí)驗(yàn)顯示，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升，HB-MFB氣膜剛度的增加導(dǎo)致軸承的整體靜態(tài)剛度有所增加，而阻尼呈現(xiàn)出一定程度的下降。力錘敲擊實(shí)驗(yàn)顯示，無論是在轉(zhuǎn)子靜止還是24000rpm轉(zhuǎn)速下，HB-MFB的動態(tài)剛度隨