波箔片气体动压径向轴承气膜压力分布特点

考虑箔片预变形的波箔型气体轴承数值求解

考虑箔片预变形的波箔型气体轴承数值求解随着科技的进步和工业的发展，对于高速旋转机械的要求也越来越高。

气体轴承作为一种无接触的轴承形式，具有摩擦小、磨损小、寿命长等优点，在高速旋转机械中得到了广泛应用。

然而，在高速旋转机械中，气体轴承会面临一些挑战，例如气膜稳定性、刚度等问题。

为了解决这些问题，研究人员提出了一种新型的气体轴承结构——波箔型气体轴承，并考虑了箔片的预变形。

波箔型气体轴承是一种通过在轴承内部设置波形箔片来实现气体膜稳定性和刚度增强的结构。

箔片的预变形是指在制造过程中对箔片进行一定的变形，以使其在运行时能够达到预期的形状。

通过预变形，箔片可以在轴承运行时提供更好的稳定性和刚度。

因此，考虑箔片的预变形对于波箔型气体轴承的性能具有重要影响。

为了研究波箔型气体轴承的性能，可以利用数值求解的方法进行分析。

数值求解是利用计算机对问题进行离散化处理，通过数值计算得到问题的近似解。

对于波箔型气体轴承来说，可以建立相应的数学模型，并通过数值求解的方法得到其稳态和动态行为。

在建立数学模型时，需要考虑气体流动、箔片变形、气体力学等因素。

通过对气体流动的控制方程进行离散化处理，可以得到离散的方程组。

然后，可以利用迭代或者矩阵求解的方法，求解得到方程组的近似解。

在求解过程中，需要考虑气体流动的边界条件、箔片的预变形等因素。

通过数值求解，可以得到波箔型气体轴承的稳态和动态性能。

稳态性能主要包括气膜厚度、压力分布等参数，而动态性能主要包括刚度、阻尼等参数。

通过对这些参数的分析，可以评估波箔型气体轴承的性能优劣，并优化设计。

在进行数值求解时，还需要考虑一些问题。

首先，数值求解需要进行合理的离散化处理，以保证计算结果的准确性。

其次，数值求解的过程需要考虑计算时间和计算资源的消耗。

因此，需要选择合适的数值方法和计算工具，以提高计算效率。

最后，数值求解的结果需要进行验证和分析，以保证结果的可靠性。

考虑箔片的预变形的波箔型气体轴承数值求解是一种研究高速旋转机械轴承性能的重要方法。

考虑波箔变形的波箔型气体箔片轴承润滑性能的数值研究

文章编号：1006-3080(2020)02-0293-08DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20190108001考虑波箔变形的波箔型气体箔片轴承润滑性能的数值研究许浩杰1，高磊2，陆俊杰1，安琦1（1. 华东理工大学机械与动力工程学院，上海 200237；2. 长城汽车股份有限公司技术中心，河北保定 071000）摘要：以波箔型气体箔片轴承为研究对象，运用弹性力学理论对波箔的力学性能进行了研究，构建了其受力变形模型，并结合可压缩气体Reynold 方程，构建了一种流固耦合算法。

同时结合具体算例，对比研究了弹性箔片气体轴承和刚性气体轴承的气膜压力分布及气膜厚度分布，发现两者分布形状相似，但弹性箔片气体轴承气膜压力的最大值较小，轴向平分面处的最小气膜厚度较大；偏心率一定时，弹性箔片气体轴承的摩擦力矩小于刚性气体轴承摩擦力矩，且气体端泄流量大于刚性气体轴承，故弹性箔片气体轴承运行时的摩擦力矩较小，发热较小，且散热较快；偏心率一定时，增大波箔厚度（t B ）和减小波箔波距（s ）可减小轴承量纲为一的最小气膜厚度，并减小轴承偏位角，而减小t B 和增大s 时则可减小轴承摩擦力矩，有利于降低摩擦功耗，减少摩擦热，且可增大轴承气体端泄流量，有利于散热。

关键词：箔片轴承；波箔变形；数值计算；润滑性能中图分类号：TH133.35；TH117.2文献标志码：A气体箔片轴承是一种较为新型的轴承，特别适用于高速透平机这类机械[1]，它的结构有多种不同的型式，其中波箔型气体箔片轴承应用最为广泛[2]。

波箔型气体箔片轴承主要由壳体、波箔片（底箔）、平箔片（顶箔）3部分组成[3]，工作过程中，气膜压力的产生将使波箔产生弹性变形，目前在箔片轴承的性能计算中鲜有人对这种弹性变形进行深入的研究。

Walowit 和Anno [4]于1975年首次从理论上分析了波箔型气体箔片轴承的结构，建立了箔片弹性模型，将箔片的弹性系数代入一维雷诺方程，研究了轴承的静态性能。

波箔式气体轴承气膜流场分析

２１０１年９月第３６卷第９期
润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＯＮＩＥＮＣＩＮＥＥＲＩＮＧ
Ｓｐ．０１ｅ２１Ｖｏ．６Ｎｏ９１３．
Ｄ：１．９９ｊｉｎ０５０５．０１０．１ＯＩ０３６／．ｓ．２４— １０２１．９０８ｓ
ｌａａｅｅｆｃ，ｓｄｖｌｐｄｔｂａｎｄｓｒｂｔｏｆｐｅｓｒ，ｅｏｉｆｇｓｆｌｂｓｎｒｓｕｅｆｒｆｅｄｂｕｄｒｅｋｇｆｔｗａｅｅｏｅｏｏｔｉｉｔｕｉｎｏｒｓｕｅｖｌｃｔｏａｍｙｕｉｇｐｅｓｒａ — ｌｏｎａｙｅｉｙｉｉ
ｎｇｔｅｐｅｓｒｉｏｅａｈｎｆｂａｉｇ；ｈｘａｓｉｇｐｏｅｓａｄａｒｓｃｉｎｐｏｅｓｏｈｗｏｅｄｒｎｅｅａｉｒｓｕｅａｒｚｎｔｔｅｅｄｏｅｒｎｔｅｅｈｕｔｎｒｃｓｎｉ—ｕｔｒｃｓｆｔｅｔｎｓａｅｉｄ — ｖｏ
波箔式气体轴承气膜流场分析
夏新沛刘文琰陈巍何平郭宝亭
北京１０９）０１０
（．中国科学院工程热物理研究所１
北京１０９；２力远场条件下，考虑气体可压缩性、平箔变形和端泄效应的箔片轴承三维气膜流场，得到轴承气膜压力和速度分布。刚性气体轴承的压力分布结果与文献结果吻合很好。研究考虑平箔变形情况下的承载力、端部泄漏流量等随转速和偏心率的变化关系，结果发现：在轴承端部存在出气的正压区和进气的负压区，与之前的文献端部为大气压的模拟结果不同；轴承两端的进气、出气是独立的，中心截面的流量为０；平箔变形使箔片轴承端部泄漏质量流量

新型箔片动压气体轴承气膜承载力研究

ISSN 1Q Q Q -3762 轴承2018 年4期CN41 -1148/TH Bearing 2018, No. 427-31DOI：10.19533/j. issnlOOO -3762.2018.04.009新型箔片动压气体轴承气膜承载力研究任晓乐1，董小瑞1，张学清1，刘思蓉1，靳碟2(1.中北大学能源动力工程学院，太原030051 ;2.中国北方发动机研究所，天津300000)摘要:以箔片动压气体轴承为研究对象，针对箔片的结构特点进行轴承结构设计与改进。

考虑气体可压缩性对轴承动力学特性的影响，利用f l u e n t软件模拟轴承内气膜的二维、三维流场分布，分析轴承气膜的承载力变化情况。

以刚性气体圆轴承为比较对象,改变箔片的结构参数，获得不同结构的箔片动压气体轴承的承载特性变化规律。

结果表明:波宽相同的情况下，全波箔片轴承与上波箔片轴承的承载力随波高的增大而下降，下波箔片轴承的承载力随波高的增大而增大直至平缓，且远大于其他类型的箔片轴承。

关键词:箔片动压气体轴承;气膜流场;承载特性中图分类号:TH133.37;0354 文献标志码：B 文章编号= 1000 -3762(2018)04 -0027 -05 Research on Load Capacity of Gas Film for New Foil Gas Dynamic BearingsREN Xiaole1,DONG Xiaorui1,ZHANG Xueqing1,LIU Sirong1,JIN Rong2(1. School of Energy Power Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China；2. China North EngineResearch Institute, Tianjin 300000, China)Abstract：Taking the foil gas dynamic bearings as research objects, the structural design and improvement of the bearings are carried out according to structural characteristics of foil. Considering influence of compressibility of gas on dynamic characteristics of the bearings, the Fluent is used to simulate distributions of two and three dimensional flow field of gas film inside the bearings, and the variation of load capacity of gas film is analyzed. Taking the rigid gas bearing as comparable objects, the structural parameters of foil are changed to obtain change rule for load characteristics of foil gas dynamic bearings with different structures. The results show that under same foil width, the load capacity of full foil bearings and upper foil bearings decreases with the increase of foil height. The load capacity of lower foil bearings increases until smooth with the increase of foil height, and which is far more than that of other types of foil bearings.Key words ：foil gas dynamic bearing ；flow field of gas film ；load characteristic箔片动压气体轴承由于在一些超高温、超低温等极端环境条件下可保持高速、高精度、无污染等优势，在工业涡轮机械方面引起极大地关注[1]。

基于弹性壳体模型的波箔型动压气体径向轴承动特性分析

ＡｅｏｙａｃＪｕｎｌａｉｇａｅｎＥｌｓｉｈｌＭｏｅｒｄｎｍｉｏｒａＢｅｒｎｓＢｓｄｏａｔＳｅｌｃｄｌ
ＬｕＳｉｉｇＭａＸｉｈｉｘｎｚｉ
（ｏｅｅｆｅｈｎａａｄＥｅｔｎｃｌｎｉｅｎ，ａｊｇＵｉｒｔｏＡｒｎｕｉｎＣｌｇｃａｉｌｎｌｒｉｇｅｒｇＮｎｉｎｖｓｙｆｅａｔｓｄｌｏＭｃｃｏａＥｎｉｎｅｉｏｃａＡｔｎｕｃ，ａｊｇｉｇ１０６ＣｉａｓｏａｔｓＮｎｉａｓ２０１，ｈｎ）ｒｉｎＪｎｕ
ｃｅｔｗｉｈａｅｆｎｔｎｆｅｃｎｒｉｔ，ｏａｉｇｓｅｄａｄｗｉｒｑｅｃｆｔｅｊｕｎ１Ｉｄｉｏｔｅｅｃｅ — ｉｎｓｈｃｕｃｉｓｏｃｅｔｃｔｒｉｒｔｔｐｅｎｈｒｆｕｎｙｏｒａ．ｎａｄｔｎ，ｓｏｆｒｏｉｙａｏｎｌｅｈｏｉｈｉ
ｃｅｔｉｈｃｎｂｓｄｄｒｃｌｎａｃｉｉａｐｅａｃｌｔｎｏｎａａｃｅｐｎｅｃｌｕａｉｎａｄｉｔｂｌｔｎｉｎｓｗｈｃａｅｕｅｉｅｔｙｉｒｔｌｓｅｄｃｌｕａｉｒａｕｂｎｅｒｓｏｓａｃｌｔｏｎｎａｓａｉｙｉ－ｃｏｎｌｉ
ｆｒｇｓｆｉｂａｉｇｙａｃｃｅｃｅｔａｃｌｔｎ．ｌｓｉｈｌｍｏｅｓｕｅｏｃｃｌｔｈｅｏｍａｉｎｏｈｏａｏｌｅｒｎｓｄｎｍｉｏｆｉｎｓｃｌｕａｉＡｎｅａｔｓｅｌｄｌｗａｓｄｔａｕａｅｔｅｄｆｒｔｆｔｅｉｏｃｌｏｂｍｐｆｉａｄｔｅｔｐｆｉ．ｅｆｉｅｄｆｅｅｃｔｏｎｈｎｔｌｍｅｔｍｅｈｄｗｅｅｃｕｌｄｔｏｖｈｄ１ＴｅｕｏｌｎｈｏｏｌＴｈｎｔｉｒｎｅｍｅｈｄａｄｔｅｆｉｅｅｅｎｔｏｒｏｐｅｏｓｌｅｔｅｍｏｅ．ｈｉｆｉｄｎｍｉｈａｔｒｓｉｓｏｅｇｓｆｉｂａｉｇｒｂａｎｄ．ｉｈｅｕｔｏａｅｏｔｅｐｂｉｈｄｅｐｒｍｅｔｌｄ — ｙａｃｃａｃｅｔｃｆｔａｏｌｅｒｎｓｗｅｅｏｔｉｅＷｔｔｅｒｓｌｃｍｐｄｔｈｕｌｅｘｅｒｉｈｈｓｒｓｉｎａａ

弹性支承箔片动压气体径向轴承的实验研究

关键词：气体轴承；动压气体轴承；箔片轴承
中图分类号：Ｔ１７文献标识码：Ａ文章编号：０５０５（００６— ０ — Ｈ１２４— １０２１）０１４
ＥｐｒｍｅｔｌＳｕｙｏｈｍｐｉｎｏｌｏｒａａｎｘｅｉｎａｔｄｎｔｅＣｏｌｔＦｉＪｕｎｌＢｅｒｇａｉ
ｄｎｍｉｔｓｆｔｉｃｍｐｉｎｏｕａｂａｉｇｗｔｌｔｕｐｒｗｒｏｄｃｅ．Ｅｐｒｎａｒｓｌｄｃｔａｙａｃｅｔｏｓｏｌｔｉｊｒｌｅｒｈｅａｉｓｐｏｔｅｅｃｎｕｔｄｘｅｉｔｅｕｔｉｉａｅｔｔｓｈａｆｌｏｎｎｉｓｃｍｅｌｓｎｈ
（ｈｏｉｏｋｇｓｅｄｉａｏｔ００ｍｎｔｅｏｍａｄｍｔ５０ｍｎａｄｔｅｏｒａｓｓ９）ＩＣｔｅｍｎｗｒｉｅｂｕ６４０ｒｉ，ｕｌｉｅｅｉ２．ｌｎｔｓｉ８１．ｔａｎｌａｎｐｓ１／ｈｊａｒｓｈｒｏｍｇｎ
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基于流固耦合的箔片气体轴承动态特性分析

基于流固耦合的箔片气体轴承动态特性分析作者：贾晨辉刘书明刘恒马文锁李东东张飞来源：《振动工程学报》2024年第03期摘要基于有限元软件ANSYS Workbench，建立箔片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，探讨了不同转速和波箔片结构参数（波箔片的长度比、高度以及厚度）对轴承动态特性的影响规律。

仿真结果表明：转速增加，轴承的承载能力增加，但稳定性有所下降，更容易发生失稳现象；选取波箔片的长度比在1～1.5之间、厚度为0.16 mm，既可以保证轴承具有较高的刚度，同时又能获得较大的阻尼；波箔片高度与轴承动态特性成反比关系。

将仿真结果与试验结果进行对比，验证了仿真计算方法的正确性和有效性。

同时本文的研究为优化波箔片结构，改善轴承动态特性，提高轴承运行稳定性提供理论依据。

关键词箔片气体轴承; 流固耦合; 波箔片结构参数; 动态特性; 仿真引言箔片气体轴承是目前研究和使用最多的动压轴承，其具有显著的性能优势，例如：自作用，安全运行，无外部加压要求。

由于其以空气作为润滑剂从而减少了润滑装置，且节省了维护成本，因此在航空、航天等领域得到了广泛应用。

随着研究的不断深入，其在医疗器械和船舶等领域的应用也有重大突破［1‑2］。

李昊等［3］采用有限差分法和小扰动法，分析了箔片气体轴承中箔片安装位置对轴承的静/动态特性的影响，认为安装位置存在一“敏感”区间，在该区间内轴承的稳定性会受到严重影响，且该位置区间在数值上与轴承的偏位角近似互补，因此箔片安装位置在偏位角对侧时，能有效提高轴承的稳定性。

梁波等［4］应用有限元理论提出了小柔度步计算方法，分析了不同平箔片厚度和不同波箔片弹性对轴承承载性能的影响，结果表明，波宽是影响轴承承载性能的重要参数，过小的平箔片厚度会引起气膜振荡。

Zhao等［5］基于有限元理论使用梁单元将平箔片和波箔片进行离散，建立了考虑摩擦接触情况下的箔片结构二维非线性模型，发现摩擦会导致箔片结构的变形发生迟滞效应，且会影响轴承能量的耗散。

箔片式空气轴承结构

箔片式空气轴承是一种常见的轴承结构，用于支撑旋转机械设备中的轴。

它由多个金属箔片组成，这些箔片形成一种径向间隙，通过在轴和轴承之间产生气膜来减小接触面积，从而减少摩擦和磨损。

箔片式空气轴承的结构通常包括以下几个主要部分：
1. 轴承壳体：由外壳和端盖组成，用于固定箔片和提供结构支撑。

2. 箔片：由薄金属片制成，呈波纹状或曲线状。

箔片的数量和形状可以根据轴承的负荷和运行条件进行设计。

3. 气源：通过气体供应系统，将压缩空气或其他气体注入到轴承中，以形成气膜。

4. 排气孔：位于轴承壳体上，用于排出压缩空气或其他气体。

箔片式空气轴承的工作原理是利用气膜的力学特性来实现轴与轴承之间的分离和支撑。

当气膜形成后，由于气体的压力作用，轴将浮起并保持在一定的离心位置，从而减少了接触面积和摩擦。

这种结构具有较低的摩擦损失、良好的自润滑性能和较高的转速能力。

箔片式空气轴承广泛应用于高速旋转设备，如涡轮机械、离心压缩机、发电机组等。

它们可以提供可靠的支撑和稳定的运行，并且对于降低噪音、振动和磨损具有显著效果。

1。