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混合式动压气体轴承结构优化与可靠性分析

臧腾飞 贾晨辉 张璐瑶 史大炜

臧腾飞, 贾晨辉, 张璐瑶, 史大炜. 混合式动压气体轴承结构优化与可靠性分析[J]. 航空动力学报, 2021, 36(12): 2606-2620. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200563
引用本文: 臧腾飞, 贾晨辉, 张璐瑶, 史大炜. 混合式动压气体轴承结构优化与可靠性分析[J]. 航空动力学报, 2021, 36(12): 2606-2620. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200563
ZANG Tengfei, JIA Chenhui, ZHANG Luyao, SHI Dawei. Structural optimization and reliability analysis of hybrid dynamic pressure gas bearings[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(12): 2606-2620. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200563
Citation: ZANG Tengfei, JIA Chenhui, ZHANG Luyao, SHI Dawei. Structural optimization and reliability analysis of hybrid dynamic pressure gas bearings[J]. Journal of Aerospace Power, 2021, 36(12): 2606-2620. doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200563

混合式动压气体轴承结构优化与可靠性分析

doi: 10.13224/j.cnki.jasp.20200563
基金项目: 国家自然科学基金项目(51475142)
详细信息
    作者简介:

    臧腾飞(1996-),男,硕士生,研究方向为气体轴承设计理论、气体动力学。E-mail:ztf484zka@qq.com

    通讯作者:

    贾晨辉(1970-),男,教授,博士,研究方向为轴承现代设计、制造、测试技术及装备气体轴承润滑与动力学等。E-mail:xjiachenhui@163.com

  • 中图分类号: V231.96;TH133.37

Structural optimization and reliability analysis of hybrid dynamic pressure gas bearings

  • 摘要: 通过将径向、止推螺旋槽动压气体轴承相结合,建立了混合式动压气体轴承的润滑分析模型。阐述了其结构特点与润滑机理,建立轴承无量纲稳态Reynolds控制方程。提出混合式动压气膜压力耦合计算方法,推导气膜压力差分表达式,定义边界条件,构建气膜压力分布的数值计算方法。以最大径向承载力为目标优化结构参数。基于最优结构参数建立轴承气膜有限元模型,运用CFD分析轴承转子系统受不同冲击载荷时径向稳定性变化规律,研究混合式动压气体轴承动态特性与可靠性。搭建混合式动压气体轴承试验台,验证数值计算方法和有限元仿真分析的正确性。结果表明:提出的压力耦合计算方法可以准确地计算分析稳态气膜压力分布、承载力和承载性能,有限元仿真能更好地模拟动态流场变化,计算分析动态承载力、动态特性系数和稳定性。高转速下混合式气体轴承承载力、稳定性较好,对单向阶跃力、单向矩形力的抗冲击能力强,可靠性强。混合式动压气体轴承在优化承载性能与刚度的同时,应考虑抗冲击特性和稳定性以提高轴承的综合性能。

     

  • [1] 康伟,张家忠,刘雁,等.气体动压轴承-转子动力系统稳定性及分岔[J].航空动力学报,2007,22(9):1537-1543.
    [2] ZHANG Wenming,ZHOU Jianbin,MENG Guang.Performance and stability analysis of gas-lubricated journal bearings in MEMS[J].Tribology International,2011,44(7/8):887-897.
    [3] 周恒,刘延柱.气体动压轴承的原理及计算[M].北京:国防工业出版社,1981.
    [4] 贾晨辉,庞焕杰,邱明.球面螺旋槽动静压气体轴承的动态特性分析及稳定性预测[J].航空动力学报,2017,32(6):1400-1411.
    [5] 贾晨辉,张海江,邱明,等.球面螺旋槽动静压气体轴承动态特性试验[J].航空动力学报,2019,34(8):56-63.
    [6] 燕震雷,伍林.稀薄效应对可倾瓦动压气体轴承性能的影响[J].航空动力学报,2020,35(7):1496-1505.
    [7] 冯凯,邓志洪,赵雪源,等.箔片气体轴承静态特性和温度特性实验[J].航空动力学报,2017,32(6):1394-1399.
    [8] 戚社苗,耿海鹏,虞烈.动压气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数[J].机械工程学报,2007,43(5):91-98.
    [9] GUO Zhiyang,PENG Lyu,FENG Kai,et al.Measurement and prediction of nonlinear dynamics of a gas foil bearing supported rigid rotor system[J].Measurement,2018,121:205-217.
    [10] JIA Chenhui,CUI Zhiwu,QIU Ming,et al.Flow field calculation and dynamic characteristic analysis of spherical hybrid gas bearings based on passive grid[J].Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering,2019,41(56):1-18.
    [11] 赵广,刘盼年,于贺春,等.静压气体轴承气膜力及其与转子耦合动力学特性研究[J].航空动力学报,2012,27(2):472-480.
    [12] WANG Bin,SUN Yongtao,DING Qian.Dynamic characteristics of the herringbone groove gas journal bearings:numerical simulations[J].Shock and Vibration,2016,2016:8743016.1-8743016.1.
    [13] 张传伟,李东升,古乐,等.精密H型气体轴承的动态起动接触行为分析[J].机械工程学报,2018,54(6):18-24.
    [14] SCHIFFMANN J,FAVRAT D.The effect of real gas on the properties of herringbone grooved journal bearings[J].Tribology International,2010,43(9):1602-1614.
    [15] 闫佳佳.弹性箔片动压气体止推轴承-转子系统动力学特性研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2012.
    [16] 侯安平,林蓬成,王锐,等.气体动压止推轴承性能及实验[J].航空动力学报,2018,33(6):1510-1518.
    [17] 卢志伟,魏明明.气浮动压轴承的静特性数值计算与实验研究[J].摩擦学学报,2014,34(1):36-42.
    [18] 王云飞.气体润滑理论与气体轴承设计[M].北京:机械工业出版社,1997:213-215.
    [19] 贾晨辉,杨伟,邱明.螺旋槽动压气体轴承的多目标优化设计[J].机床与液压,2014,42(15):63-67.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-29
  • 刊出日期:  2021-12-28

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