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

(太原科技大學機械工程學院，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(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/膨脹器等各種應用中顯示了其優勢。1913年，HARRISON[1]在保留連續性方程中的密度項，并且引用等溫條件的假設推導出可壓縮雷諾方程，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研究奠定了基礎，從而使得氣體潤滑軸承走上了快速發展的道路。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雷諾方程，從而求出4個剛度系數和4個阻尼系數，在此基礎上給出了氣體軸承的穩定性判據。

目前，氣體軸承在4個領域里占有絕對的應用優勢，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]。空氣軸承是保證轉子穩定運行和快速達到超高速運轉的重要部件，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，當軸承到達起飛速度后，轉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，提出了預測起飛速度的方程式，并將其結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子進行了非線性研究，結果表明，隨著靜載荷的增加，空氣軸承穩定性會提高。……