先进箔片气体动压轴承技术及其工程应用

目录

“21世纪先进制造技术丛书”序

前言

第1章 绪论1

1.1 生活中的气体悬浮1

1.2 气体悬浮的数学解释2

1.3 箔片气体动压轴承技术4

1.4 轴承技术与能源动力装备7

参考文献8

第2章 气体动压润滑基础理论9

2.1 箔片气体动压径向轴承润滑方程9

2.2 箔片气体动压推力轴承润滑方程12

2.3 气体可压缩性对轴承性能的影响15

2.4 箔片气体动压轴承能量方程16

参考文献20

第3章 箔片气体动压轴承设计准则、制造工艺及测试标准21

3.1 箔片气体动压轴承结构简介21

3.2 箔片气体动压轴承设计准则23

3.2.1 箔片气体动压径向轴承设计准则23

3.2.2 箔片气体动压推力轴承设计准则26

3.3 箔片气体动压轴承制造工艺26

3.3.1 箔片材料的选择27

3.3.2 顶箔和波箔的加工制造及装配28

3.4 箔片气体动压径向轴承性能测试30

3.5 箔片气体动压推力轴承性能测试32

参考文献33

第4章 弹性箔片结构建模分析与试验35

4.1 连杆-弹簧模型36

4.1.1 连杆-弹簧模型建模方法36

4.1.2 无滑移运动波箔模型41

4.1.3 顶箔建模方法43

4.1.4 验证模型44

4.2 考虑动态摩擦力的箔片气体动压轴承结构建模45

4.2.1 LuGre动态摩擦力模型46

4.2.2 动态连杆-弹簧模型47

4.2.3 动态模型验证49

4.2.4 轴承支承结构动态特性预测49

4.3 箔片气体动压轴承静态特性测试52

4.3.1 静态特性测试方法52

4.3.2 静态特性测试结果54

4.4 箔片气体动压轴承动态性能测试56

4.4.1 动态特性测试方法56

4.4.2 动态特性测试结果58

参考文献59

第5章 箔片气体动压轴承性能计算61

5.1 箔片气体动压径向轴承静态特性求解及分析61

5.1.1 箔片气体动压径向轴承静态特性求解61

5.1.2 箔片气体动压径向轴承静态特性分析65

5.2 箔片气体动压径向轴承动态特性求解及分析71

5.2.1 箔片气体动压径向轴承动态特性求解71

5.2.2 箔片气体动压径向轴承动态特性分析76

5.3 箔片气体动压径向轴承的热弹流润滑特性研究83

5.3.1 润滑气膜的稳态非等温雷诺方程和能量方程83

5.3.2 润滑气膜的边界条件86

5.3.3 模型验证92

5.3.4 环境温度对轴承承载力的影响96

5.4 箔片气体动压推力轴承静态特性求解及分析99

5.4.1 静态特性计算99

5.4.2 工作参数对轴承静态性能的影响102

5.4.3 转子推力盘倾斜对轴承静态性能的影响104

5.5 箔片气体动压推力轴承动态特性求解及分析108

5.6 箔片气体动压推力轴承的热弹流润滑特性研究111

5.6.1 气膜非等温雷诺方程和能量方程111

5.6.2 气膜速度场112

5.6.3 固体传热方程113

5.6.4 润滑气体入口区温度边界条件116

5.6.5 箔片气体动压推力轴承的热特性分析117

参考文献121

第6章 高阻尼箔片气体动压轴承性能分析123

6.1 高阻尼箔片气体动压轴承的结构设计123

6.2 弹性支承结构的理论模型及试验验证125

6.2.1 弹性支承结构的理论模型125

6.2.2 弹性支承结构的试验验证133

6.3 高阻尼箔片气体动压轴承静态特性分析135

6.4 轴承动态系数计算结果及试验验证143

6.5 非线性理论模型及结果分析147

6.5.1 非线性理论模型147

6.5.2 非线性特性计算结果与分析149

6.6 高阻尼箔片气体动压轴承温度特性研究153

6.6.1 轴承传热模型153

6.6.2 测试轴承和温度测试试验台159

6.6.3 轴承温度分布的理论预测和试验结果分析162

参考文献168

第7章 叠片型箔片气体动压轴承性能分析169

7.1 叠片型箔片气体动压径向轴承结构介绍169

7.2 叠片型箔片气体动压径向轴承的箔片刚度计算模型171

7.3 叠片型箔片气体动压径向轴承静态特性分析172

7.4 叠片型箔片气体动压径向轴承动态特性分析175

7.5 叠片型箔片气体动压径向轴承温度特性分析179

7.5.1 箔片传热模型179

7.5.2 转子传热模型182

7.5.3 热特性分析结果183

7.6 叠片型箔片气体动压推力轴承结构介绍189

7.7 叠片型箔片气体动压推力轴承的箔片刚度计算模型190

7.8 叠片型箔片气体动压推力轴承静态特性分析192

7.8.1 叠片型箔片气体动压推力轴承静态计算结果192

7.8.2 *小气膜厚度对静态性能的影响193

7.8.3 楔形高度对静态性能的影响194

7.9 叠片型箔片气体动压推力轴承动态特性分析196

7.10 叠片型箔片气体动压推力轴承的热弹流特性分析198

7.10.1 轴承元件传热模型198

7.10.2 叠片型箔片气体动压推力轴承温度特性分析结果201

参考文献206

第8章 箔片气体动压轴承动态特性试验研究208

8.1 箔片气体动压轴承动态特性参数测量方法208

8.1.1 箔片气体动压轴承的等效力学模型208

8.1.2 敲击法基本原理209

8.1.3 双激振法基本原理215

8.2 动态参数测试试验台介绍216

8.3 箔片气体动压轴承动态特性测量218

8.3.1 敲击试验结果分析218

8.3.2 双激振试验结果分析224

参考文献225

第9章 箔片气体动压轴承极限性能试验研究226

9.1 箔片气体动压径向轴承承载试验台226

9.2 箔片气体动压径向轴承承载试验及结果分析228

9.2.1 箔片气体动压径向轴承起飞测试230

9.2.2 箔片气体动压径向轴承承载力测试231

9.2.3 参数化承载试验分析235

9.3 箔片气体动压推力轴承承载试验台237

9.4 箔片气体动压推力轴承承载试验及结果分析239

9.4.1 起飞过程中不同初始载荷试验240

9.4.2 加载载荷对轴承性能的影响242

9.4.3 转子转速对轴承性能的影响243

9.4.4 轴承承载力测试245

9.5 高温承载试验台整体结构设计246

9.5.1 试验台整体布局246

9.5.2 自制高温涂层介绍与性能研究248

9.5.3 试验台润滑与冷却系统设计251

9.5.4 高温试验测试252

参考文献253

第10章 箔片气体动压轴承-转子系统动力学试验与分析254

10.1 箔片气体动压轴承-转子系统动力学试验254

10.1.1 静态推拉试验和轴承名义间隙254