弹性箔片动压径向气体轴承动特性的试验研究.pdf

第 26 卷 　第 4 期 摩 擦 学 学 报 Vo l 26, 　No 4 2006 年 7月 TR IBOLO GY Ju ly, 2006 弹性箔片动压径向气体轴承动特性的实验研究 1, 2 1 1 1 杨利花 , 石建华 , 刘 　恒 , 虞 　烈 ( 1. 西安交通大学 机械电子及信息系统研究所 , 陕西 西安 　710049; 2. 兰州交通大学 机电工程学院 , 甘肃 兰州 　730070) 摘要 : 建立了新型弹性箔片动压气体轴承性能测试实验台 ,在静载 60 N 、转速 9 000 r/m in 条件下进行轴承性能测试 试验 ,通过中心插值法获得轴承中心的扰动速度和加速度 ,采用时域最小二乘法计算不同激振频率下的 8个轴承动态 线性刚度和阻尼系数 ,考察了激振频率对轴承动特性系数的影响. 结果表明:轴颈中心扰动轨迹为椭圆形且振幅随动 态激振频率增加而增大 ;刚度和阻尼系数的直接项随动态激振频率增加而减小 ;交叉刚度和阻尼相对激振频率的变化 较小 ,且其值小于直接项 ;当激振频率与轴颈转动频率相同时 ,工频成分的影响较大 ,轴心扰动幅值明显增大 ,刚度和 阻尼的直接项小于其它频率时的值. 关键词 : 涡轮机械 ; 箔片气体轴承 ; 激振频率 ; 线性刚度和阻尼系数 ; 中心插值 中图分类号 : TH 133. 35 文献标识码 : A 文章编号 : (2006) 04 035305 　　箔片式动压气体轴承为自作用的弹性动压气体 复合激振法进行单次激振 ,精确测量不同扰动频率 轴承 ,随着科技发展出现了多种结构形式 ,如 1953 下轴承的响应并给出轴心扰动轨迹 ,直接从时域信 [ 1 ] [ 2 ] [ 12 , 13 ] 年 B lok等 提出的雏形 , 1994 年 H aya sh i 提出的 号中截取若干个采样数据用最小二乘法 计算 8 铍青铜平箔式箔片径向气体轴承 , H e shm at等 [ 3 ] 提 个线性刚度和阻尼系数. 出的三瓦焊接式波箔径向轴承等 ,其技术越来越成 1　实验部分 熟. 与传统的刚性动压轴承相比,弹性箔片轴承具有 自对称性 、高容杂性 、低功率损耗及能够在高温和高 1. 1　弹性箔片动压径向气体轴承结构 速下运转等优点 ,尤其是其阻尼效应能有效抑制轴 图 1给出了试验所用轴承结构. 此轴承为五瓦 承 转子系统的自激涡动和低频涡动 , 已成功用于气 焊接式波箔动压径向气体轴承 , 由光滑顶层箔片和 体循环机 、涡轮膨胀机和其它高速涡轮机械 [ 4 ～7 ] . 柔性拱箔构成 ,顶层箔片提供轴承工作表面 ,拱箔由 轴承的动态特性可用一系列刚度系数和阻尼系 一系列拱构成 ,对其进行弹性支承. 整个轴承共有 5 数表示 ,均为轴承静载荷 、轴颈旋转速度和涡动频率 片用 Inconel X 750制成的顶层箔片和拱形波箔 ,其 的函数 ,可用于转子系统的临界转速计算 、不平衡响 一端焊接在轴承座内孔上 ,另一端可自由活动. 工作 应计算和稳定性分析. 目前一般用轴心扰动法 [ 8, 9 ] 中轴颈沿焊接端到自由端的方向旋转.