供气压力对高速涡轮转子系统气膜振荡影响的试验

采用气体轴承的高速微型燃气轮机具有结构紧凑、做功功率密度大、高转速、轴承功耗低等优点。然而,由于气体轴承润滑介质气体自身的粘度小,导致了气体润滑轴承有承载能力差、摩擦系数小、高速下的稳定性差等劣势。基于气体轴承支承条件下的高速涡轮转子系统,通过试验对比研究了轴承供气压力的提高对转子系统气膜振荡的影响。试验结果表明:气膜振荡发生后,轴承供气压力的提高能够抑制甚至消除气膜振荡,从而控制了混沌运动的幅值边界,最终达到提高轴承—转子系统稳定性的目的。     

微型旋转机械轴承研究进展

对微机电系统(MEMS)旋转机械微轴承,尤其是微型干摩擦、电磁和气体轴承的研究现状进行评述,介绍微型干摩擦轴承、微型电磁轴承及微型气体轴承的各种润滑特性,主要分析微型气体轴承的设计、加工制造及动力润滑特性问题,分别探讨微尺度效应和滑流效应对微型气体轴承润滑特性的影响,并对相关领域的研究进展进行展望.     

船舶增压器静压气体轴承-转子系统动力学特性研究

针对船舶增压器实验台的静压气体轴承-转子系统,提出了一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法;采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算,依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型,对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算,获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承-转子系统进行了实验测试,验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明,与传统采用线性气膜刚度相比,采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好的刻画气体轴承-转子系统的动力学特性。     

氮化硅陶瓷轴承润滑技术的研究现状与发展趋势

针对氮化硅陶瓷轴承润滑的研究现状,通过对氮化硅陶瓷轴承摩擦及磨损机理的分析,系统阐述了氮化硅陶瓷轴承现有的润滑技术,包括水(基)润滑、油(基)润滑、气体润滑、自润滑及其他润滑;介绍了有关氮化硅陶瓷轴承润滑技术的发展趋势,分析讨论了现有氮化硅陶瓷轴承润滑存在的问题,并对今后氮化硅陶瓷轴承的润滑技术进行了展望。     

气体轴承在某型制氧机中的应用

通过对主要润滑方式的介绍，对PLN一8．75／3．5-0．3型透平膨胀机组气体轴承的技术性能进行了分析，得出气体轴承使用的合理性和必要性。     

涡轮分子泵倒锥式润滑系统的设计方法

近些年来，国内外生产的立式涡轮分子泵已成系列，而且主轴转速高达每分钟几万转。为了提高这种泵的使用寿命。除选择高精度轴承和作好动平衡外，还要保证轴承有良好的润滑条件。 在一些大中型的立式涡轮分子泵中，通常采用一种结构简单、工作可靠的倒链式润滑系统。实践证明。这种润滑系统非常有效。 本文以流体动力学“强迫涡”的原理，对这种润滑系统的工作状况进行了理论分析，提出了该系统的设计计算公式和结构参数的选择方法。设计计算     

直线压缩机用多孔质气体轴承的仿真与实验

采用气体轴承的主动耗气技术可以实现直线压缩机的无油润滑和非接触运行,以保证运行可靠性。为研究多孔质轴承的结构参数和压缩机设计参数对耗气量的影响,本文以R600a为制冷工质,建立了多孔质气体轴承模型,利用Fluent对耗气量进行了仿真模拟计算,基于该模型模拟分析了多孔质材料厚度、间隙气膜厚度、排气压力、压缩机频率和排量占比对气体轴承耗气量和耗气率的影响,并通过实验测试验证了该模型的准确性。结果表明：气体轴承耗气量的仿真结果和实验测量的误差在±15%以内。根据耗气率给出了最佳的设计参数组合,为直线压缩机用多孔质气体轴承优化设计提供了参考。     

水润滑橡胶轴承摩擦特性和水膜刚度试验研究

针对水润滑橡胶轴承摩擦特性与轴承尺寸之间的关系开展试验研究,采用轴承试验台分别测试两种规格尺寸的水润滑橡胶轴承摩擦特性,对摩擦特性进行数学建模并进行比较。同时测试水润滑橡胶轴承水膜刚度,探讨转速对水膜刚度的影响。试验结果表明,基于缩比轴承的试验数据可以推广到原始尺寸轴承,摩擦系数随轴承尺寸的增大而增大;转速对水膜刚度几乎没有影响,动压润滑状态下的水膜刚度远高于主轴和橡胶轴承的串联刚度。     

一种超高速气动微主轴的设计及试验研究

超高速微主轴是实现微细切削及微细磨削加工技术应用与发展的关键部件.本文设计了一种气动微涡轮驱动、气体静压轴承支承的超高速气动微主轴,理论计算了主要结构参数,仿真研究了其性能变化,优化了结构设计.对研制的样机的转速性能进行了测试,结果表明涡轮轴的残余不平衡严重影响了微主轴的转速,且由于耗气量过大导致空压机难以持续稳定地提供所需气压气流.改进后的样机很好地解决了耗气量过大的问题,但是涡轮轴转子在现有技术条件下还难以进行动平衡,造成微主轴在一阶临界转速,即约120 000 r/min时卡死.     

涡轮分子泵发展及使用趋势

评述近二十年来涡轮分子泵的发展,并讨论实际的工艺状况,抽速从110升/秒到9000升/秒左右的不同结构的涡轮分子泵已在市场上出售。 阐明了最重要的结构参数(转子几何形状,叶片形状及转速),对涡轮分子泵基本工作特性(抽速和压缩比)的影响。 对单向气流(“立式”)和双向气流(“卧式”)涡轮分子泵,从生产成本、振动情况、可靠性及售出后的服务等方面,作了比较和讨论。 除以传统的油润滑滚珠轴承为基础的分子泵外,近几年在市场上还出现几种使用所谓“干式”轴承的涡轮分子泵。这些具有气体或电磁转子轴承的涡轮分子泵,由于轴承的结构复杂,其价格…     

燃气轮机转子系统典型振动特性试验研究

搭建气体轴承支撑的微型燃气轮机发电机试验装置,试验呈现微型燃气轮机发电机气体轴承-转子系统升速过程典型区域振动特征,并基于试验数据关联分析振动参数与燃气轮机运行参数、气体轴承的关键参数之间的耦合关系,结果表明:①压气机出口压力波动对转子轴向振动影响较大;②微型燃气轮机转子径向振动受点火压力波动、主燃料燃烧压力波动以及压气机出口处压力波动影响较小;③气体轴承支撑的微型燃气轮机轴系在设计与调试时,尤其是对于设计转速在转子弯曲临界转速以上的轴系,应充分考虑支点位置、振型及轴系的刚度与阻尼匹配设计。以上试验现象与结论可作为微型燃气轮机轴系设计与故障诊断分析的依据。     

基于硅材料的微型气体涡轮机中微型燃烧器的设计和加工

由微型燃烧器、微型压缩机和涡轮组成的微型气体涡轮发动机有望成为微机电系统的能源系统.阐述了一种微型燃烧器的设计和加工.设计时力图增加流路的长度,其目的是减少微型燃烧腔的热损失和有效地对燃料和空气进行预热.该微型燃烧器由7片厚度不同的单晶硅片组成,通过ICP DRIE干刻蚀加工而成.组装后的微燃烧器的样件尺寸为21.5 mm×21.5 mm×4.4 mm,已成功地进行了氢气燃烧实验和测试.该微型燃烧器和转子组合后可以应用于微型气体涡轮发动机,与压电元件组合后可用于微型发电机.     

陶瓷基复合材料涡轮叶盘设计、制备与考核验证

涡轮转子是燃气涡轮发动机的核心部件。针对SiC/SiC涡轮叶盘设计、制备与考核验证开展研究,采用蛛网仿形(SWS)SiC纤维预制体作为涡轮叶盘的增强体,预制体表面分别沉积BN界面相与SiC基体,通“在线加工”方式对SiC/SiC涡轮叶盘分别进行粗加工和精加工,采用大气等离子喷涂方法制备环境障碍涂层,形成满足设计要求的涡轮叶盘。采用CT对SiC/SiC涡轮叶盘进行无损检测,表征叶盘内部缺陷分布。针对制备的SiC/SiC涡轮叶盘开展性能评价、超转试验、台架试验等考核验证,研究表明：SiC/SiC涡轮叶盘最大破坏强度达到300 MPa;在室温超转试验中,当转速达到n=104 166 r/min时,叶片发生断裂,当转速达到n=108 072 r/min时,轮体发生破裂;在发动机台架试验中,累积完成了N=994次最高转速n_max=60 000 r/min的循环载荷及N=100次最高转速n_max=70 000 r/min的循环载荷试车考核。2022年1月1日,SiC/SiC涡轮叶盘在株洲成功完成了首次飞行试验验证,这也是国内陶瓷基复合材料转子首次配装平台...     

燃气轮机转子系统振动激励源特性研究

燃气轮机的振动一直是设备的关键问题之一,燃气轮机结构复杂,导致其振动的激励源具有复杂性、多样性等特点,传递到其机脚处的振动更是船用燃气轮机所关注的研究课题之一。在对燃气轮机转子系统进行研究的基础上,对转子振动的典型激励源及其振动特性进行梳理和分析,并对传递到支撑处的激励力进行分析,采用力的传递率探究典型激励源传递到支撑处的振动特性,得到轴承参数和力的作用点对力的传递率的影响规律,并对流场激励力的特性进行分析,得到流场激励力的频率特性。研究成果对燃气轮机的减振降噪以及前期的参数设计都具有一定的指导意义。     

新型涡轮式气启动马达的结构设计

针对工程车辆使用特点和发动机的配置需求,设计了一种新型涡轮式气启动马达,通过对单向器、齿轮推进装置以及连接装置等进行结构创新,避免了顶齿现象发生,且它具有体积小、强度高、传动可靠、寿命长以及小齿轮拆换方便等优点。动力总成设计采用双级冲击式涡轮转子,由2个定子和2个转子组成气道,提高了气体动能利用率。传动总成设计是在现有棘轮式单向器基础上加以改进,采用滚动摩擦和轴承支承结构,使得空气通过气路接口推动活塞轴向移动,减少了零件个数及摩擦。减速总成设计采用行星减速器,可实现极低速运转,同时具有质量轻、体积小、转矩和过载能力大、摩擦少且结构简单等优点。对该马达进行现场试验测试,试验结果表明,该结构与汽车发动机更为匹配,更能满足发动机启动要求,使机动车发动机顺利启动;其适应气源条件更宽,在无补气条件下可实现车辆多次启动,使得车辆气启动更为可靠。该新型气启动马达为发动机启动提供了一种选择,也对国内气动马达的发展起到了促进作用。     

透平膨胀机新型动压径向气体轴承的试验研究

对一种用于高速低温透平膨胀机的新型平箔式箔片径向动压气体轴承进行了试验研究，试验箔片径向轴承的直径为φ２５．０ｍｍ，在１５０Ｎｍ＾３Ｏ２／ｈ制氧机用透平膨胀机上达到了１２．１６万ｒ／ｍｉｎ，超速４％的良好试验效果，通过对多种组合结构参数的轴承－转子系统稳定性能的分析，得出了最佳实验结构参数的范围，为今后在透平膨胀机上开发及应用新型平箔径向动态气体轴承提供了设计依据。试验结果表明，此种结构的箔片轴承     

带柔性静子结构高速转子支承刚度修正方法

针对某涡轴发动机带柔性过渡段悬臂动力涡轮转子支承刚度的修正方法开展研究。以动力涡轮模拟转子为研究对象,建立了转子的有限元分析模型,基于SAMCEF分析软件计算得到了转子的前三阶临界转速和振型,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性试验,分析确认了柔性过渡段是导致模拟转子前两阶临界转速存在较大计算误差的主要原因,基于临界转速试验结果,提出了一种转子支承刚度的修正方法并对模拟转子的支承刚度进行了修正,推算得到了柔性过渡段的横向刚度。其次,以真实动力涡轮转子为研究对象,按修正方法对真实动力涡轮转子的支承刚度进行了修正,支承刚度修正后其前两阶临界转速的计算误差大幅减小,验证了该修正方法的正确性,修正后的计算模型很好地反映了真实转子的实际情况。研究工作对类似高速转子支承刚度的修正有重要的指导意义,可有效提高航空发动机带柔性静子结构高速柔性转子的建模精度。     

Investigation of a Bird Strike Incident of a Military Gas Turbine Engine

This paper investigates a bird strike incident of a military gas turbine engine. The jet pipe temperature of the engine shoot up and rotor speed reduced suddenly during takeoff roll. Long flame was noticed from the engine and aircraft crashed at runway end. Forensic analysis of remnants collected from flow passages confirmed the bird ingestion. Blockage of flow passages due to the presence of bird has led to engine surge and high gas temperature resulting in extensive damage of low pressure turbine module. The paper also proposes remedial measures to avoid such bird strikes during flight.     

Capacitive sensor for active tip clearance control in a palm-sized gas turbine generator

The efficiency of a gas turbine has an inverse relationship to the clearance between the rotor blades and the casing. Recent efforts in miniaturization of micro gas turbine engines have created a new challenge in blade tip clearance measurement. This paper describes the development of a capacitive tip clearance measurement system, based on a synchronous detection of a phase-modulated signal, for a palm-sized gas turbine engine with an integral ceramic rotor piece. A surface modification of the ceramic compressor and rotor with conductive coating is utilized to create a novel configuration of a tip clearance probe. The probe capacitance varies by approximately 120 fF for a 100-/spl mu/m blade displacement. Periodic autocalibration is used to reduce the effects of temperature drift on the sensor output. The remaining measurement error drift of 1.5 fF//spl deg/C was caused by the temperature drift of the probe parasitic capacitor. The random uncertainty was between 1.9 and 6.9 /spl mu/m depending on the tip clearance gap.     

涡轴发动机细长柔性转子动力特性及高速动平衡技术研究

摘要：建立了涡轴发动机动力涡轮转子动力特性有限元分析模型,计算得到了转子的前三阶临界转速值,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性和高速动平衡试验,实测得到了转子在额定工作转速范围内高速动平衡前和高速动平衡后等状态下振动幅值随转速的变化曲线,研究结果表明：建立的计算模型反映了转子的真实情况,高速动平衡效果良好,解决了型号研制过程中的一项关键技术。