徑向螺旋槽空氣軸承起飛速度與承載能力試驗研究

韓原臻，殷玉楓，王嘉譽

(太原科技大學(xué)機械工程學(xué)院，山西太原 030024)

空氣軸承，即采用氣體潤滑的軸承。自1958年英國原子能機構(gòu)(UK Atomic Energy Establishment)提出第一臺支持渦輪機械的氣體軸承以來，氣體軸承在渦輪壓縮機、燃氣輪機和渦輪增壓器/膨脹器等各種應(yīng)用中顯示了其優(yōu)勢。1913年，HARRISON[1]在保留連續(xù)性方程中的密度項，并且引用等溫條件的假設(shè)推導(dǎo)出可壓縮雷諾方程，并給出無限長氣體滑塊軸承和軸頸軸承的解，為以后的氣體動壓潤滑技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)，從而使得氣體潤滑軸承走上了快速發(fā)展的道路。之后以AUSMAN、PAN、GROSS、CASTELLI和LUND等的研究最具有代表性[2-6]，他們研究采用線性攝動法求解動態(tài)雷諾方程，從而求出4個剛度系數(shù)和4個阻尼系數(shù)，在此基礎(chǔ)上給出了氣體軸承的穩(wěn)定性判據(jù)。

目前，氣體軸承在4個領(lǐng)域里占有絕對的應(yīng)用優(yōu)勢，即高速支承、低摩擦低功耗、高精度支承和特殊工況下的支承[7]。空氣軸承是保證轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運行和快速達到超高速運轉(zhuǎn)的重要部件，與其他滾珠軸承和滑動軸承不同，空氣軸承僅在啟動和停止時存在摩擦，當(dāng)軸承到達起飛速度后，轉(zhuǎn)子不再存在摩擦損耗，所以研究不同載荷下的起飛速度就顯得尤為重要。隨著螺旋槽氣體軸承起飛速度與承載能力研究的深入，CHUN和KHONSARI[8]分析了在不同載荷下空氣軸承的起飛速度，提出了預(yù)測起飛速度的方程式，并將其結(jié)果與沃格爾波爾方程進行比較。LIU等[9]對人字形溝槽氣體軸承支撐的剛性轉(zhuǎn)子進行了非線性研究，結(jié)果表明，隨著靜載荷的增加，空氣軸承穩(wěn)定性會提高。……