箔片气体动压轴承研究进展综述

箔片气体动压轴承具有转速高、摩擦功耗低、无油润滑以及良好的减振性能等优势,已在飞机换气系统和曝气鼓风机等领域广泛应用。近年来随着全球“碳达峰碳中和”战略的提出和实施,氢燃料电池汽车等成为产业热点,箔片气体动压轴承在燃料电池空压机领域的应用呈现“井喷”态势,但箔片轴承在适应燃料电池汽车复杂工况所必须具备的长寿命、高抗振性及高可靠性等方面,还远远没有得到充分验证,目前仍处于路况验证和技术迭代阶段。因此有必要在新工况和新性能需求大背景下,对箔片气体动压轴承的现有研究成果进行系统梳理和深入分析。介绍了箔片气体动压轴承的结构及在燃料电池空压机中的应用;评述了箔片气体动压轴承的高速特性、比承载能力、动力学稳定性以及启停寿命等关键性能指标及当前发展水平;分别从箔片气体动压轴承理论建模、气固耦合特性仿真算法、气膜热特性及温升控制、轴承转子系统动力学稳定性、箔片轴承抗振性及疲劳寿命、箔片表面涂层技术及启停寿命、箔片轴承动态性能测试与试验技术等方面,对箔片轴承关键技术进行了系统分析和综述;最后结合燃料电池汽车工况对高速离心式空压机的性能需求,对箔片气体轴承关键技术的发展趋势进行了预测和展望。     

液体静压主轴液膜剪切模型重构与试验反求研究

液体静压轴承由于具有精度高、刚度高、减振性好和无磨损等优点,在精密超精密机床主轴中获得了广泛应用。但现有的基于液膜牛顿剪切假设的液体静压轴承设计理论在实际应用中与测试结果存在显著的差别,难以满足液体静压主轴精确定量设计的需要。在对液体静压主轴长期研究并跟踪其实际应用发现,按照最佳节流比原则设计的液体静压主轴,理论上的节流间隙和轴承流量等参数往往与实际采用或测试的参数存在显著差异,部分案例的差异达到40%以上。为了建立更精确的液体静压轴承设计理论,有必要对其基本假设——液膜牛顿剪切模型,进行重新研究。利用滚动轴承电主轴和液体静压轴承作为动力源和测试对象,建立了带回油槽的4腔液体静压轴承原理性试验台,利用该试验台进行了不同液膜间隙、不同轴颈表面粗糙度、不同转速和供油压力等条件下的轴承流量等参数试验,发现了不同参数条件下理论设计值和实际测试值的偏离规律。在此基础上,逆向重构了与试验测试结果吻合度高的液体静压轴承液膜压力流量模型,进而反求得到了数学形式上可能的液体静压轴承液膜剪切新模型;进一步通过对各类新模型物理意义的解读,选择确认了轴颈表面带滑移的液膜剪切模型。研究工作为进一步建立可准确进行...