基于三维有限元波箔片模型的气体箔片轴承承载性能研究

波箔型空气动压轴承在小型高速旋转机械中具有广阔的应用背景,其承载性能受箔片弹性变形影响较大.通过三维有限元法建立箔片变形模型,采用气膜压力分布的二次分布逼近建立箔片弹性变形表达式,实现与气体润滑雷诺方程耦合求解;提出了小柔度步计算方法,以提高箔片轴承大偏心率运行下承载性能求解的稳定性.在验证气体箔片动压轴承求解算法准确性后,分析了波箔片弹性和平箔片厚度对轴承承载力的影响.研究表明:波箔片的波宽是影响气体箔片轴承承载能力的重要参数,而波高在对波箔片刚度影响较小.波箔片刚度和平箔片厚度需合理设计,其有助于提高轴承承载力.     

界面滑移对动压气体轴承间隙流动特性的影响*

为揭示转子静子表面流固界面非一致滑移状态下动压气体轴承转静子间隙流动机制以及对轴承性能的影响,建立界面非一致滑移修正雷诺方程,并耦合气膜厚度方程进行超松弛迭代求解,数值分析研究转静侧滑移状态、偏心率、间隙尺寸和耦合弹性箔片对间隙气膜流动特性的影响。结果表明：流固界面滑移状态对转静子间隙流动及其轴承性能具有显著的影响;转子侧滑移发生在压力上升区,这使得高压区压力减小;而静子侧滑移发生在压力下降区,使得高压区压力增大;与无滑移情形相比,局部滑移时间隙气膜压力峰值变化增幅达12%。在研究的参数范围内,随着偏心率减小和间隙高度增大,间隙界面滑移状态逐渐由转子侧滑移占主导向静子侧滑移占主导转变;耦合弹性箔片时,滑移区域增大1~4倍,滑移速度增大2~8倍,间隙气膜压力呈现双峰值分布。