波箔型气体动压轴承转子系统的动力学特性研究

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1、硕士学位论文波箔型气体动压轴承转子系统的动力学特性研究RESEARCHONHYDRODYNAMICCHARACTERISTICSOFBUMPFOILGASAERODYNAMICBEARINGROTORSYSTEM徐磊哈尔滨工业大学2012年7月国内图书分类号:TI1133.37;TK263学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文波箔型气体动压轴承转子系统的动力学特性研究硕士研究牛：徐磊导师：焦映厚教授中请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：20

2、12年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TI1133.37;TK263U.D.C.:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHYDRODYNAMICCHARACTERISTICSOFBUMPFOILGASAERODYNAMICBEARINGROTORSYSTEMCandidate:XuLeiSupervisor:Prof.JiaoYinghouAcademicDegreeAppliedfor:Mast

3、erofEngineeringSpeciality:MechanicalDesignanditsTheoryAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2012Degree-ConferringTnstitution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文型轴承是一种采用柔性支承表面的a作用式气体动轴承,合耐高温滑技术，使Z具有许多优异特点：转速高、无污染、适应好、工作温度范围

4、宽、结构简单、稳定性好以及寿命长等。箔承在航空航天、国防、精密制造、低温制冷等领域具有广阔的应用前景和巨经济价值。然而，由于箔片轴承自身结构和气弹耦合问题的复杂性，其动静态性能的研究一直处于不断完善的过程中。考虑气体可压缩性和箔片弹性变形建立第一代波箔型径向气体轴承理论分析模型；釆用有限差分法和松弛迭代法耦合求解气膜厚度方程以及压力控制Reynolds方程；气膜压力、气膜厚度以及载荷数值计算结果与国外文献对比，表明模型的精确性。对波箔型轴承进行静态特性分析：计算得到了气膜压力、气膜厚度、承载力、偏位角

5、以及摩擦力矩等随转速、长径比的变化规律;对比箔片轴承和刚性表面轴承气膜压力和气膜厚度分布特点，表明箔片轴承具有更高的承载力和稳定性。采用摄动法并结合气体润滑Reynolds方程，考虑气体可压缩性、箔片变形以及箔片摩擦等因素推导出箔片轴承动态系数计算微分方程组。采用有限差分法和松弛迭代法耦合求解，获得波箔型气体轴承的动态系数。将所得结果与己公布的实验对比，证明了该模型的合理性和精确性。分析了波箔型轴承动态特性随转速、偏心率、涡动频率、长径比以及箔片柔度系数和摩擦系数的变化规律。建立了波箔型气体轴承-Je

6、ffcott刚性转子系统的动力学方程，运用Newmark-P数值方法分析转速、偏心率、不平衡量、半径间隙以及波箔刚度对系统动力学特性的影响,为今后转子-箔片轴承系统的设计和分析提供了理论基础。关键词：波箔型轴承；气体润滑;Jeffcott转子；静态特性;动态特性;摄动法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractBumpfoilbearingsupportedbyelasticsurfaceisaself-actinghydrodynamicbearing.Withthecombination

7、ofhightemperaturesolidlubricationtechnology,ithasmanyoutstandingfeatures:highspeed,non-polluting,adaptive,wideopcratingtemperaturerange,simplestrueture,highstability,andlonglife.Foi1bearinghasbroadapplicationprospectsandhugeeconomicvalueinthefieldofaero

8、space,defense,prccisivcmanufacturing,and1owtemperaturefefrigeration.However,duetothecomplexityofthestructureandgeis-elasticcoupling,thestaticanddynamicperformancehasbeenintheprocessofcontinuousimprovemcntConsideringgascompressibi