波箔气体轴承MoS_2基润滑涂层的制备和性能研究 被引量：5

1

作者 杜恺琪 马希直 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期22-28,共7页

为了提高波箔轴承的耐磨减摩性能,采用喷涂法在平箔片和圆盘试样上制备MoS_2固体润滑涂层,并对圆盘试样涂层结合强度进行分析;采用自制球盘摩擦磨损试验机研究涂层圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫描电镜(SEM)测试涂层圆盘试样摩擦磨损前... 为了提高波箔轴承的耐磨减摩性能,采用喷涂法在平箔片和圆盘试样上制备MoS_2固体润滑涂层,并对圆盘试样涂层结合强度进行分析;采用自制球盘摩擦磨损试验机研究涂层圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫描电镜(SEM)测试涂层圆盘试样摩擦磨损前后表面、截面形貌,利用波箔轴承性能测试实验台探究涂层在实际工作中的耐磨减摩性能。研究结果表明:基体表面的粗糙度影响MoS_2涂层的结合强度,其中试样表面进行喷砂处理后与MoS_2涂层结合力最好;制备的MoS_2固体润滑涂层中各成分均匀分布,涂层的结合方式以机械结合为主;球盘摩擦磨损试验表明,制备的MoS_2涂层的耐磨减摩性能较好,其平均摩擦因数相比不锈钢基体降低了54.5%左右,磨损量相对减小了40.7%;波箔轴承台架试验表明,制备的MoS_2涂层减摩性能已接近商用PTFE涂层,但其耐磨性能较差。 展开更多

关键词 波箔气体轴承 结合强度 MOS 2 涂层 耐磨减摩

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波箔气体轴承WC-12Co涂层的制备和性能研究 被引量：4

2

作者 霍波波 马希直 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期26-33,共8页

为降低波箔轴承的摩擦磨损,采用等离子喷涂技术在圆盘试样和波箔轴承轴套表面制备WC-12Co涂层,采用自制销盘摩擦磨损试验机研究圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫SEM和EDS分析涂层摩擦磨损前后表面和截面形貌和面能谱,利用波箔轴承实验平... 为降低波箔轴承的摩擦磨损,采用等离子喷涂技术在圆盘试样和波箔轴承轴套表面制备WC-12Co涂层,采用自制销盘摩擦磨损试验机研究圆盘试样的摩擦磨损性能,通过扫SEM和EDS分析涂层摩擦磨损前后表面和截面形貌和面能谱,利用波箔轴承实验平台探究涂层实际使用过程中的摩擦磨损性能。结果表明:涂层和基底分界线明显且结合紧密,涂层整体由片状颗粒堆叠而成,片状颗粒之间分布有非常微小的孔隙,涂层的结合方式以机械结合为主,伴有一定的冶金结合方式;销盘摩擦磨损试验结果表明,WC-12Co涂层具有很好的耐磨和减摩性能,其平均摩擦因数相对GCr15轴承钢减小约50%,平均磨损量相对减小约78%。波箔轴承台架试验结果表明,WC-12Co涂层也表现出非常好的耐磨和减摩效果,WC-12Co涂层轴套启动时的最大摩擦力矩大幅下降。 展开更多

关键词 波箔气体轴承 等离子喷涂 WC-12CO涂层 耐磨减摩性

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径向波箔气体轴承实验台设计 被引量：1

3

作者 马永利 马希直 《机械制造与自动化》 2012年第6期21-24,共4页

介绍了径向波箔气体轴承实验台的组成和搭建。采用两个相互正交的电涡流传感器测量转子的振动信号,通过FFT进行频谱分析并选频合成转子轴心轨迹;采用拉力传感器测量启动过程的摩擦力;采用热电偶测量润滑气体的温度场分布。结果表明,该... 介绍了径向波箔气体轴承实验台的组成和搭建。采用两个相互正交的电涡流传感器测量转子的振动信号,通过FFT进行频谱分析并选频合成转子轴心轨迹;采用拉力传感器测量启动过程的摩擦力;采用热电偶测量润滑气体的温度场分布。结果表明,该实验台转轴最大径向位移小于5μm,可应用于径向波箔气体轴承的实验;电阻应变片式拉力传感器和铜-康铜热电偶均能满足测量要求。 展开更多

关键词 波箔气体轴承 实验台 轴心轨迹 摩擦力测量 温度场测量

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基于流固耦合的波箔动压气体轴承承载性能优化

4

作者 李东东 贾晨辉 +2 位作者 张飞 路艳辉 杨鲁强 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期125-132,共8页

基于有限元软件Ansys Workbench,建立波箔动压气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨不同转速和波箔片结构参数(波箔的长度比、高度以及厚度)对轴承承载性能的... 基于有限元软件Ansys Workbench,建立波箔动压气体轴承在可压缩流体介质中运动的有限元模型,采用6DOF动网格计算方法对轴承的运动状态进行流固耦合数值模拟,探讨不同转速和波箔片结构参数(波箔的长度比、高度以及厚度)对轴承承载性能的影响规律。结果表明:轴承气膜压力大小的分布与平箔片变形量的大小成对应关系,说明提出的流固耦合方法能很好地反映波箔动压气体轴承的润滑状态;随着转速的增大,轴承动压效应不断增强,承载力增大,且平箔片的结构变形不断增大,致使气膜压力的收敛区发生波动;随着波箔的长度比和波箔片厚度的增加,轴承承载力先快速增大后趋于稳定,而波箔片高度对承载力影响不大,表明适当增加波箔的长度比和波箔片厚度可以提高承载力。 展开更多

关键词 波箔动压气体轴承 流固耦合 波箔片结构参数 承载力

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离心空压机波箔气体轴承设计及实验研究

5

作者 化文灿 杨山举 +2 位作者 王琪 张丽君 曾一鸣 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期161-168,共8页

针对功率26 kW、主轴径22 mm的氢燃料电池离心空压机,设计波箔动压气体轴承;在搭建的实验台上进行轴承静动态特性实验和耐久性实验,得到轴承滞回曲线和静态刚度曲线,以及空压机轴系升降速振动三维频谱图、30 000~95 000 r/min下的时域... 针对功率26 kW、主轴径22 mm的氢燃料电池离心空压机,设计波箔动压气体轴承;在搭建的实验台上进行轴承静动态特性实验和耐久性实验,得到轴承滞回曲线和静态刚度曲线,以及空压机轴系升降速振动三维频谱图、30 000~95 000 r/min下的时域图。实验结果表明:研发的波箔动压气体轴承静态刚度与轴承位移具有非线性特性;空压机启停100 000余次后,平箔表面仅有轻微磨损,波箔高度几乎无变化,表明轴承具有良好的耐久性;转子振动以基频为主,全转速范围内主振幅为1μm左右,无明显低频和高频振动;两级气浮轴承离心空压机实验最高工作转速可达95 000 r/min,并且表现出良好的热力性能。 展开更多

关键词 波箔动压气体轴承 离心空压机 涡动 阻尼 动态特性 静态特性

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箔片预变形对箔片气体径向轴承静特性影响分析 被引量：6

6

作者 刘占生 许怀锦 +1 位作者 张广辉 王永亮 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期181-188,共8页

针对箔片预变形对波箔型气体径向轴承静特性影响进行了数值仿真研究.建立了考虑气体可压缩性、箔片预变形等因素的气膜厚度数学模型.运用牛顿迭代和有限差分法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,研究了箔片预变形对轴承气膜厚度分布... 针对箔片预变形对波箔型气体径向轴承静特性影响进行了数值仿真研究.建立了考虑气体可压缩性、箔片预变形等因素的气膜厚度数学模型.运用牛顿迭代和有限差分法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,研究了箔片预变形对轴承气膜厚度分布、压力分布和承载能力等特性的影响.与有名义半径间隙情况的波箔型气体轴承特性对比分析,结果表明,有箔片预变形的波箔型轴承具有更好的旋转稳定性和轴承承载能力,同时有较大预变形的波箔型气体轴承具有更高的轴承承载能力. 展开更多

关键词 波箔气体径向轴承 箔片预变形 耦合解 数值研究

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新型波箔型径向气体轴承承载特性研究 被引量：3

7

作者 任晓乐 董小瑞 +2 位作者 张学清 李悦 靳嵘 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期98-103,共6页

基于波箔型轴承的结构特点,提出和设计平箔片与波箔片结构耦合的新型箔片轴承,包括波箔片覆盖轴承整个圆周、上半周和下半周的3种动压径向气体轴承。考虑气体的可压缩性,模拟箔片轴承的二维气膜流场,对新型箔片轴承的承载特性进行分析,... 基于波箔型轴承的结构特点,提出和设计平箔片与波箔片结构耦合的新型箔片轴承,包括波箔片覆盖轴承整个圆周、上半周和下半周的3种动压径向气体轴承。考虑气体的可压缩性,模拟箔片轴承的二维气膜流场,对新型箔片轴承的承载特性进行分析,并与刚性气体圆轴承的承载特性进行比较。结果表明,波箔片覆盖轴承下半周的下波箔片轴承的承载力明显优于其他轴承。通过改变下波箔片轴承波箔的波数、波宽、高度等结构参数来进一步模拟气膜流场变化。结果表明,在满足箔片结构稳定的情况下,下波箔片轴承承载力随波数及波宽的增加而增加,随波高的增大而呈现先急剧增大再缓慢减小的趋势。 展开更多

关键词 波箔型气体轴承 气膜流场 承载特性

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波箔气体轴承温度场计算与动静态性能分析 被引量：3

8

作者 李长林 杜建军 姚英学 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期46-52,共7页

为计算波箔轴承的温度场分布,研究轴承的热特性,推导了考虑外部冷却条件时的平箔片内表面等效对流换热系数,将箔片一侧的导热换热模型耦合到气膜三维能量传递模型中.建立轴承套、转子的导热与对流换热模型,耦合求解非等温Reynolds方程... 为计算波箔轴承的温度场分布,研究轴承的热特性,推导了考虑外部冷却条件时的平箔片内表面等效对流换热系数,将箔片一侧的导热换热模型耦合到气膜三维能量传递模型中.建立轴承套、转子的导热与对流换热模型,耦合求解非等温Reynolds方程、气膜能量传递方程、箔片变形方程.计算并分析轴承转速、载荷、外部冷却气流等因素对轴承温度的影响,分析了轴承的静动态性能.结果表明:转速对轴承温度影响很大,温度随载荷变化不大,冷却空气的冷却效率随流量增大逐渐降低.与等温条件相比,非等温模型的轴承承载能力较大,且具有较大的动态刚度与阻尼. 展开更多

关键词 波箔气体动压轴承 温度场 流体热动力模型 能量传递方程 多场耦合

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基于弹性壳体模型的波箔型气体动压径向轴承静特性分析 被引量：11

9

作者 徐润 马希直 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期17-21,共5页

采用有限单元法,对波箔型气体动压径向轴承的箔片建立了弹性壳体单元模型。该模型综合考虑了箔片膜效应与弯曲效应之间的耦合,更能真实地反映出波箔和平箔的变形。运用有限差分法及Newton-Raphson迭代法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度... 采用有限单元法,对波箔型气体动压径向轴承的箔片建立了弹性壳体单元模型。该模型综合考虑了箔片膜效应与弯曲效应之间的耦合,更能真实地反映出波箔和平箔的变形。运用有限差分法及Newton-Raphson迭代法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,分析了轴承气膜厚度分布、压力分布、箔片变形量分布以及承载能力,并与实验结果进行了比较,证明了该方法的可行性和精确性。分析了转速、箔片厚度对轴承特性的影响,结果表明:转速上升,承载能力增大;箔片厚度小于0.2mm时,厚度的改变对轴承的影响较大。 展开更多

关键词 波箔型气体径向轴承 壳体单元 箔片变形 箔片厚度

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基于二维厚板模型的波箔片轴承静特性 被引量：10

10

作者 刘占生 徐方程 +1 位作者 张广辉 曹智选 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1405-1415,共11页

建立平箔片的二维厚板有限元模型,运用有限单元法和有限差分法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,研究了在两个工作转速下气体波箔片轴承在中截面和边缘处最小气膜厚度随轴承承载力变化规律.通过数值仿真对该模型、一维梁模型、二维... 建立平箔片的二维厚板有限元模型,运用有限单元法和有限差分法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,研究了在两个工作转速下气体波箔片轴承在中截面和边缘处最小气膜厚度随轴承承载力变化规律.通过数值仿真对该模型、一维梁模型、二维薄壳模型和文献实验数据进行对比分析,结果表明:在轴承中截面处,3个模型的最小气膜厚度仿真结果都与实验结果符合得很好,但在轴承边缘处,由于二维厚板模型考虑了平箔片的剪切效应,因此其最小气膜厚度比二维薄壳模型的结果更接近实验值,而一维梁模型只考虑轴承圆周方向,因此不能体现气膜厚度沿轴承长度方向的变化规律.通过研究,为分析箔片轴承动力学特性奠定了理论基础. 展开更多

关键词 波箔型气体径向轴承 二维厚板模型 有限单元法 最小气膜厚度 承载力

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基于箔片非线性刚度模型的气体箔片轴承静特性研究 被引量：6

11

作者 徐方程 孙毅 +1 位作者 刘占生 张雯 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期56-62,共7页

基于箔片轴承结构刚度试验结果推导单个波纹箔片非线性刚度模型,通过有限差分法耦合求解气体Reynolds方程、气膜厚度方程和单个波纹箔片非线性刚度方程得到了轴承静态特性,研究波纹箔片非线性刚度对轴承静态特性的影响。通过对波纹箔片... 基于箔片轴承结构刚度试验结果推导单个波纹箔片非线性刚度模型,通过有限差分法耦合求解气体Reynolds方程、气膜厚度方程和单个波纹箔片非线性刚度方程得到了轴承静态特性,研究波纹箔片非线性刚度对轴承静态特性的影响。通过对波纹箔片非线性模型和文献中的波纹箔片等刚度模型仿真结果进行对比分析,结果表明:单个波纹箔片刚度具有很强的非线性,轴承气膜压力分布不均使得轴承承载区波纹箔片的刚度要远远大于非承载区的刚度,并且轴承轻载时非线性刚度模型刚度值较小导致仿真得到的轴颈偏心率和非承载区的气膜厚度都明显大于文献恒定刚度模型的结果。此外,通过分析得出了一种先进行刚度试验得到单个箔片非线性刚度模型后利用数值方法进行求解的箔片轴承静特性分析方法。 展开更多

关键词 波箔型径向气体轴承 波纹箔片非线性刚度模型 有限差分法 轴承静特性

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箔片摩擦对波箔型径向气体轴承静刚度和悬浮转速影响实验 被引量：6

12

作者 徐方程 刘占生 +1 位作者 马瑞贤 闫佳佳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期2194-2201,共8页

加工制造了两个不同轴承壳体圆柱孔内表面的表面粗糙度的波箔型径向气体轴承.在建立的波箔型径向气体轴承性能测试实验台上对预紧状态下两个波箔型径向气体轴承进行了静刚度测试实验,并利用摩擦力矩法测量了波箔型径向气体轴承的悬浮转... 加工制造了两个不同轴承壳体圆柱孔内表面的表面粗糙度的波箔型径向气体轴承.在建立的波箔型径向气体轴承性能测试实验台上对预紧状态下两个波箔型径向气体轴承进行了静刚度测试实验,并利用摩擦力矩法测量了波箔型径向气体轴承的悬浮转速,通过对比两个轴承的实验结果分析了波纹箔片和轴承壳体之间的摩擦效应对轴承静刚度和悬浮转速的影响.结果表明:降低轴承壳体圆柱孔内表面的表面粗糙度能够减弱波纹箔片和轴承壳体之间的摩擦,减小了轴承静刚度,进而在轴承载荷相同的条件下有效降低了波箔型径向气体轴承的悬浮转速,减少了轴承表面磨损,对轴承结构设计和提高轴承寿命具有工程指导意义.此外,波箔型径向气体轴承的静刚度并不是线性的,而是随着箔片变形量的增大而增大,因此有必要在波箔型径向气体轴承理论建模时考虑箔片结构刚度的非线性特性. 展开更多

关键词 波箔型径向气体轴承 表面粗糙度 轴承静刚度 摩擦力矩 悬浮转速

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交错式波箔型气体动压轴承静态特性研究 被引量：6

13

作者 皮骏 陈晓 林家泉 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2018年第11期47-51,58,共6页

为进一步提高箔片轴承性能,提出了交错式箔片轴承结构,并建立交错式波箔型气体动压轴承模型;应用有限元法和松弛迭代法对雷诺方程与气膜厚度方程进行差分迭代求解,通过控制气膜压力的收敛,得到交错式箔片轴承气膜厚度和压力分布,并计算... 为进一步提高箔片轴承性能,提出了交错式箔片轴承结构,并建立交错式波箔型气体动压轴承模型;应用有限元法和松弛迭代法对雷诺方程与气膜厚度方程进行差分迭代求解,通过控制气膜压力的收敛,得到交错式箔片轴承气膜厚度和压力分布,并计算相关的静态特性。结果表明:与传统波箔构型轴承相比,交错式波箔型气体动压轴承的承载力明显提升,而摩擦力矩有所增加,尤其在转速与长径比增大的情况下更为明显;随转速与长径比的增大,交错式波箔型气体动压轴承与传统轴承的偏位角大小与变化基本相同,气膜压力三维分布也相一致。 展开更多

关键词 波箔型气体动压轴承 交错式结构 静态特性

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基于双杆-弹簧模型的波箔型气体动压轴承特性研究 被引量：3

14

作者 皮骏 林炜斌 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期64-69,共6页

应用双杆-弹簧模型计算波箔型气体动压轴承波箔的等效刚度矩阵,应用有限元法计算顶箔的挠度,通过控制气膜厚度的收敛,由Reynolds方程迭代求解出轴承的波箔挠度、顶箔挠度、气膜厚度和压力分布。通过算例,研究波箔等效刚度与相关参数的关... 应用双杆-弹簧模型计算波箔型气体动压轴承波箔的等效刚度矩阵,应用有限元法计算顶箔的挠度,通过控制气膜厚度的收敛,由Reynolds方程迭代求解出轴承的波箔挠度、顶箔挠度、气膜厚度和压力分布。通过算例,研究波箔等效刚度与相关参数的关系,研究轴承载荷与转速、环境压力以及平均气膜厚度的关系。结果表明:轴承的承载能力随轴承转速的增大而增大,且增大的速率逐渐减小;轴承承载能力随轴承内部环境压力的增大而增大;平均气膜厚度越小,轴承承载能力越大。 展开更多

关键词 波箔型气体动压轴承 双杆-弹簧模型 等效刚度 轴承载荷

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箔片摩擦效应对转子-箔片轴承系统动力学特性影响试验 被引量：3

15

作者 徐方程 刘占生 +2 位作者 张雯 马瑞贤 王羽 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第11期2758-2766,共9页

为了研究波纹箔片和轴承壳之间的摩擦特性对转子-箔片轴承系统动力学特性的影响,设计了波箔型径向气体箔片轴承-转子试验台,通过在该试验台上对以两组不同轴承壳圆柱孔内表面粗糙度的箔片轴承支承的质量为0.458kg的转子进行转速为0~8 00... 为了研究波纹箔片和轴承壳之间的摩擦特性对转子-箔片轴承系统动力学特性的影响,设计了波箔型径向气体箔片轴承-转子试验台,通过在该试验台上对以两组不同轴承壳圆柱孔内表面粗糙度的箔片轴承支承的质量为0.458kg的转子进行转速为0~8 000r/min的运行试验,对比分析了波纹箔片与轴承壳内壁之间的摩擦效应对系统转子动力学特性的影响.结果表明：直径为19.98mm的波箔型径向气体箔片轴承能够实现转子高速运行,在转子起飞后具有良好的运行稳定性,其轴承支承处的振动幅值一直维持在20μm附近,并且降低轴承壳内表面粗糙度（摩擦因数）能够让波纹箔片相对容易地在平箔片和轴承壳之间周向滑移,使其吸收并消除转子高频振动,提高转子系统运行稳定性. 展开更多

关键词 波箔型径向气体箔片轴承 表面粗糙度 振动幅值 轴心轨迹 稳定性

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波箔型径向气体箔片轴承-转子系统升降速动态特性试验 被引量：3

16

作者 徐方程 刘占生 +1 位作者 马瑞贤 黄飞淋 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期216-224,共9页

为了研究以波箔型径向气体箔片轴承为支承的轴承-转子系统动力学特性,专门设计了波箔型径向气体箔片轴承试验台,质量为0.458kg的转子在该试验台上实现了超过80 000r/min的运转速度.径向轴承为波箔型径向气体箔片轴承,止推轴承为多叶箔... 为了研究以波箔型径向气体箔片轴承为支承的轴承-转子系统动力学特性,专门设计了波箔型径向气体箔片轴承试验台,质量为0.458kg的转子在该试验台上实现了超过80 000r/min的运转速度.径向轴承为波箔型径向气体箔片轴承,止推轴承为多叶箔片轴承.试验结果表明:波箔型径向气体箔片轴承能够实现转子高速运行,在转子起飞后具有良好的运行稳定性,其轴承支承处振动位移幅值一直维持在20μm之内.由于驱动涡轮受到不平衡气流力的作用,转轴升速时的起飞转速要高于降速时的起飞转速. 展开更多

关键词 波箔型径向气体箔片轴承 试验台设计 振动幅值 起飞转速 轴心轨迹

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基于库伦摩擦效应的箔片轴承极限承载力理论与试验 被引量：1

17

作者 徐方程 刘占生 +1 位作者 张广辉 马瑞贤 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期672-681,共10页

基于有限单元法建立了考虑库伦摩擦的波箔型径向气体箔片轴承的箔片结构模型,采用有限差分法和有限单元法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,通过求解轴颈达到极限偏心率时的轴承极限承载力,研究了箔片结构库伦摩擦效应对轴承极限承... 基于有限单元法建立了考虑库伦摩擦的波箔型径向气体箔片轴承的箔片结构模型,采用有限差分法和有限单元法耦合求解Reynolds方程和气膜厚度方程,通过求解轴颈达到极限偏心率时的轴承极限承载力,研究了箔片结构库伦摩擦效应对轴承极限承载力的影响规律,并搭建了轴承极限承载力测试试验台,利用温度法测量了两个具有不同轴承壳内表面粗糙度的波箔型径向气体箔片轴承的轴承极限承载力.通过对比分析仿真结果与试验结果表明:轴承壳圆柱孔内表面粗糙度为0.4μm的轴承在10000r/min和20000r/min下,轴承极限承载力分别为15.5N和42.3N;而表面粗糙度为1.6μm的轴承极限承载力为10.9N和29.6N,这是由于波纹箔片和轴承壳体之间的库伦摩擦力增大了波纹箔片的刚度,因此增大箔片结构摩擦因数使得轴承极限承载力降低,并且仿真结果变化趋势和试验结果变化趋势吻合. 展开更多

关键词 波箔型径向气体箔片轴承 库伦摩擦效应 有限单元法 轴承极限承载力 极限承载力试验 平箔片温度

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