波箔型氣體動壓軸承特性數值研究.pdf

1、波箔型氣體動壓軸承具有極限轉速高、承載能力強和自適應穩(wěn)定等特點，已被廣泛應用于航空航天高速旋轉機械中。波箔型氣體動壓軸承的特性規(guī)律是其工程設計的主要依據，國內外對運轉及結構參數變化下的軸承特性影響規(guī)律研究已較為深入。隨著波箔型氣體動壓軸承應用領域的不斷拓展、箔片材料及加工工藝的迅速發(fā)展、轉子轉速大幅提高，潤滑氣體特性、箔片力學特性以及微流動效應對軸承特性的影響程度更加突出，本文針對以上問題開展研究工作。
　　首先，以Hydresi

2、l型波箔氣體動壓軸承為研究對象，建立了雷諾潤滑方程和兼顧波箔變形的氣膜厚度方程，運用有限差分法對兩方程耦合迭代求解。在氣體物性隨類型和溫度變化范圍內，對潤滑氣體動力粘度（4.21×10-6-4.46×10-5Pa?s）、軸承波箔片材料彈性模量（70-340GPa）和泊松比（0.15-0.45）等氣固特性參數對軸承氣膜厚度分布、壓力分布以及承載能力的影響規(guī)律進行數值研究，結果表明，粘度升高，軸承承載能力提高50％-75%；彈性模量、泊松比

3、增大，軸承的承載能力分別提高5%-10%、30%-40%。
　　其次，在兩方程的軸承模型基礎上，采用小擾動法推演擾動方程，利用有限差分法求解擾動方程獲得動特性參數。在上述氣固特性參數變化下對軸承動特性變化規(guī)律進行數值研究。發(fā)現隨氣體動力粘度升高，動態(tài)剛度系數增大約10%-50%，動態(tài)阻尼系數增大約25%-60%；隨軸承箔片材料彈性模量的增大，動態(tài)剛度系數增大約30%-50%，動態(tài)阻尼系數在y方向上逐漸增大，增大約10%，在x方向上

4、逐漸減小，減小約10%。
　　然后，運用ANSYS Workbench雙向流固耦合仿真分析方法，并利用滑移速度模型描述微尺度流動下的邊界滑移效應。對比分析了相同滑移邊界下波箔型氣體動壓軸承與剛性軸承氣膜壓力和氣膜厚度等靜特性差異，結果表明滑移邊界條件對剛性軸承影響更大。然后研究了軸頸表面與箔片表面不同滑移性質對軸承特性的影響，結果表明軸頸表面無滑移、箔片表面有滑移時軸承承載能力最強，反之最弱。進而分析了滑移邊界條件下，波箔型氣體動