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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

推力空气箔片轴承新型结构构建及其动力学性能

王旭 许浩杰 邵聪鹏 安琦

王旭, 许浩杰, 邵聪鹏, 安琦. 推力空气箔片轴承新型结构构建及其动力学性能[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220517001
引用本文: 王旭, 许浩杰, 邵聪鹏, 安琦. 推力空气箔片轴承新型结构构建及其动力学性能[J]. 华东理工大学学报(自然科学版). doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220517001
WANG Xu, XU Haojie, SHAO Congpeng, AN Qi. Dynamics Study of a New Thrust Air Foil Bearing[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220517001
Citation: WANG Xu, XU Haojie, SHAO Congpeng, AN Qi. Dynamics Study of a New Thrust Air Foil Bearing[J]. Journal of East China University of Science and Technology. doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220517001

推力空气箔片轴承新型结构构建及其动力学性能

doi: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20220517001
详细信息
    作者简介:

    王旭:王 旭(1997—),男,河南商丘人,硕士生,研究方向机械设计及理论。E-mail:1661972152@qq.com

    通讯作者:

    安 琦, E-mail:anqi@ecust.edu.cn

  • 中图分类号: TH133.35;TH117.2

Dynamics Study of a New Thrust Air Foil Bearing

  • 摘要: 提出一种新型推力箔片轴承,该轴承的优点是通过波箔和平箔的组合来改变箔片轴承的轴向刚度等动态特性。以新型推力箔片轴承为对象,运用弹性力学理论分析推力箔片轴承顶箔和波箔的变形,联立粘温方程和气膜三维能量方程和等温Reynolds方程得到非等温Reynolds方程。利用小扰动法处理非等温Reynolds方程得到气膜压力的定常控制方程和微分控制方程。运用有限差分法和逐点松弛迭代法对其进行数值求解得到推力箔片轴承的气膜压力分布、气膜厚度分布、箔片变形量分布、气膜温度分布、轴向刚度、轴向阻尼等特性参数。研究推力箔片轴承的部分结构参数和运行参数对相关动态特性参数的影响,研究结果可以为该新型推力箔片轴承在设计阶段提供理论依据。

     

  • 图  1  推力箔片轴承结构示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of the thrust foil bearing structure

    图  2  箔片结构变形示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of the deformation of the foil structure

    图  3  顶箔结构变形示意图

    Figure  3.  Schematic diagram of the deformation of the top foil structure

    图  4  求解域网格划分和差商示意图

    Figure  4.  Schematic diagram of solution domain meshing and difference quotient

    图  5  数据验证对比图

    Figure  5.  Data verification comparison chart

    图  6  静态参数结果图

    Figure  6.  Static parameter result diagram

    图  7  波拱半长对刚度和阻尼的影响

    Figure  7.  Influence of half-length of wave arch on stiffness and damping

    图  8  楔形间隙高度差对刚度和阻尼的影响

    Figure  8.  Influence of wedge gap height difference on stiffness and damping

    图  9  涡动频率比对刚度和阻尼的影响

    Figure  9.  Influence of whirl frequency ratio on stiffness and damping

    图  10  转速对刚度和阻尼的影响

    Figure  10.  Influence of rotational speed on stiffness and damping

    图  11  波箔厚度对刚度和阻尼的影响

    Figure  11.  Influence of foil thickness on stiffness and damping

    图  14  轴承外径对刚度和阻尼的影响

    Figure  14.  Influence of bearing outer diameter on stiffness and damping

    图  12  顶箔厚度对刚度和阻尼的影响

    Figure  12.  Influence of top foil thickness on stiffness and damping

    图  13  波拱半径对刚度和阻尼的影响

    Figure  13.  Influence of wave arch radius on stiffness and damping

    表  1  推力箔片部分轴承结构参数和运行参数

    Table  1.   Some structural parameters and operating parameters of thrust foil bearing

    BR2/(m)R1/(m)tT/(m)tB/(m)R0/(m)T0/(K)l/(m)α/(°)Pa/(Pa)h1/h2E/(Pa)
    0.53.2×10−31.6×10−31.52×10−41.01×10−41.21×10−32989.86×10−457°10132522.14×1011
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