【摘 要】
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箔片动压气体轴承是一种以柔性箔片结构作支承的自适应动压气体轴承。具有高转速、低功耗、结构相对简单、稳定性高等特点,在航空航天、高精密机床、低温制冷等无油润滑高速旋转机械领域有着广泛应用。从20世纪60年代以来,箔片径向气体轴承的箔片支承结构经过多次改进、优化,其轴承性能已大幅度提高。而箔片气体止推轴承因其结构复杂,发展相对缓慢,对其润滑气膜的研究也不够深入。而且随着现代加工精度的提高和轴承缩小化需
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箔片动压气体轴承是一种以柔性箔片结构作支承的自适应动压气体轴承。具有高转速、低功耗、结构相对简单、稳定性高等特点,在航空航天、高精密机床、低温制冷等无油润滑高速旋转机械领域有着广泛应用。从20世纪60年代以来,箔片径向气体轴承的箔片支承结构经过多次改进、优化,其轴承性能已大幅度提高。而箔片气体止推轴承因其结构复杂,发展相对缓慢,对其润滑气膜的研究也不够深入。而且随着现代加工精度的提高和轴承缩小化需求的出现,微间隙箔片气体止推轴承中存在的气流滑移效应轴承性能的影响越来越大。鉴于此,本文以波箔型动压气体止推轴承为研究对象,对其微小间隙下气流滑移对轴承性能的影响进行研究。首先,在柱坐标下建立适用于气体止推轴承的气膜压力控制Reynolds方程,采用有限体积法混合差分格式和SOR迭代法相结合对其进行求解。并将求解结果与文献对比验证本程序在无滑移边界条件下的准确性。接着在推导出一阶滑移修正和Wu新滑移修正后的气膜压力控制Reynolds方程,使用修正程序按照文献轴承参数其进行求解,并将一阶滑移修正结果与文献对比验证本程序在有滑移边界条件下的准确性。采用连续模型、一阶滑移修正模型和Wu新滑移修正模型对平衡状态下微间隙箔片气体止推轴承在不同结构参数和工作参数下的轴承性能进行计算。并比较各个模型之间差异。然后设计转子止推盘倾斜条件下的算例参数,使用三个模型对不同结构参数和工作参数下的轴承性能进行计算。结果表明:止推箔片轴承的箔片变形柔度系数越小,转速越高,轴向承载力越大;在轴承最小间隙低于0.5μm、转速低于20000r/min条件下,稀薄气体效应会使止推箔片轴承承载力降低,且一阶滑移及Wu新滑移模型的气压和承载力远低于连续模型,模型间的结果偏差随轴承间隙、转速和箔片变形柔度系数的减小而逐渐增大。在倾斜条件下,气流滑移效应对轴承承载力影响更大,模型间的偏差随倾斜角的增大而减小,随轴承转速和轴承最小间隙的减小而逐渐增大。
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