大承载波箔型空气动压轴承性能的工程实验研究

通过工程实验的方法,研究大承载波箔型空气动压轴承的性能。通过构建倒置式的动压轴承实验系统,对设计的用于132 kW风机的动压轴承进行起飞特性、承载能力、涂层效果、轴承间隙、启停寿命等工程实验研究。提出一种采用动力学方法来确定空气动压轴承起飞转速的方法,使起飞转速的判断更准确。对实际制造的轴承的工程实验表明,该轴承能在5 000 r/min左右起飞,承载能力大于154 N;涂层的减磨耐磨效果良好,能满足10 000次的启停要求;轴承的实际使用性能在间隙在0.3 mm左右时最佳。     

小型涡轮分子泵静叶片设计与成型技术

针对某小型涡轮分子泵的涡轮级,采用数值仿真方法分析了静叶片的结构参数与抽速和压缩比的关系,计算了叶片成型过程中应力分布,研究了叶片扭转成型工艺。经过样品试制,达到了设计指标要求,验证了本文提出的静叶片设计与成型技术是正确、可行的。     

箔片空气轴承表面钛掺杂DLC膜的制备与表征

采用中频非平衡磁控溅射方法在箔片空气轴承的主轴材料40Cr钢、支承元件铍青铜箔片及硅片上制备了钛掺杂的DLC膜,并对膜的结构、摩擦磨损性能、结合强度以及内应力等进行了表征.结果表明:所制备的DLC膜含有较多的sp2键,与基体结合力强,两种轴承材料上沉积DLC膜之间的摩擦配副的减摩抗磨效果较好,摩擦因数在0.06～0.0...     

箔片轴承气弹耦合求解方法

气弹耦合求解是计算箔片动压气体轴承承载性能的有效方法。提出一种简单的箔片动压气体轴承气弹耦合求解方法。该方法以简单弹性基础模型为基础,将气膜厚度控制方程代入Reynolds是方程,获得箔片动压气体轴承气弹耦合控制方程,运用有限差分法结合Newton-Raphson迭代法对气弹耦合控制方程进行求解。计算方法获得的轴承内部压力分布与文献结果吻合很好。该方法的优势在于,省略了除最底层的牛顿迭代之外的其他所有迭代过程,使迭代次数大大减少,从而使计算效率获得提高。     

动压箔片轴承气膜厚度分布特点

建立了考虑平箔片下垂效应的动压箔片轴承气弹耦合模型,以Reynolds方程描述气膜压力,以Euler梁单元描述平箔,以简单弹簧单元描述波箔。采用有限差分法和Newton-Raphson迭代法求解气膜压力方程,采用有限元法计算箔片变形,利用气膜压力与气膜厚度相互迭代逼近气弹耦合的收敛解。结果表明,在气膜压力较大区域相邻两支承箔拱之间的平箔段会发生微小的下陷弯曲,并伴随有压力场的局部变化。     

空气悬浮鼓风机波箔轴承和高速永磁电机的关键技术研究

空气动压箔片轴承是一种无油支承技术,没有接触摩擦,从根本上避免了滚动支承的润滑油"高温起雾"的难题,被认为是支承技术的一场革命。本文针对某离心风机对空气动压箔片轴承的需求,重点研究了轴承的设计、仿真计算、制造、表面涂层等技术,研制出了承载能力12.5kg的高速空气动压轴承,并对轴承性能进行了测试;同时,对高速大功率永磁电机及其控制技术进行了研究与开发,研制出了不同功率的多套样机;最后,将空气动压轴承、高速电机、风机叶轮等结合起来,设计制造了动压风机原理样机。     

中频非平衡磁控溅射沉积Ti-DLC膜摩擦磨损性能研究

采用中频非平衡磁控溅射技术制备Ti掺杂DLC(Ti-DLC)薄膜,对该薄膜的结构、内应力、结合强度进行了分析,分析了该薄膜与不同材料(Si3N4、钢、Ti-DLC)对摩时的摩擦磨损性能.结果表明,该方法沉积的DLC薄膜具有结构致密、内应力低、结合强度较高等特点;Ti-DLC的摩擦磨损性能与对偶材料有关,Ti-DLC与Si3N4对摩时摩擦因数最低,磨损率最高;Ti-DLC与钢对摩时摩擦因数最高,且伴随明显波动;Ti-DLC与Ti-DLC对摩时磨损率最低,达到10-8量级.     

粘弹性支承柔性转子的动力学分析

运用有限元方法,对一端带粘弹性支承、另一端弹性支承的柔性转子进行动力学分析。基于Timoshenko梁单元模型建立系统的有限元模型和运动方程,以考虑转子的柔性和轮盘的陀螺效应。对系统进行自由振动和受迫振动分析,计算转子在不同支承条件下的临界转速与不平衡响应等,探究粘弹性支承的弹性刚度、损耗因子对系统动力学特性的影响。结果表明,粘弹性支承的弹性刚度能显著影响系统的临界转速和不平衡响应。较大的损耗因子能降低不平衡响应,但降低的程度会受到弹性刚度的影响。     

空气动压箔片轴承启停性能的实验研究

为分析空气动压箔片轴承启停过程的内在机制,构建箔片轴承试验平台,采用连续启停和阶梯转速启停2种实验模式对箔片轴承的启停特性进行深入研究,获得箔片轴承启停过程中摩擦力矩的真实变化规律;结合气体润滑理论,预测箔片轴承摩擦力矩在全转速范围内的变化规律,从工程角度给出了箔片轴承起飞转速的合理定义。结果表明:体接触摩擦力矩和气膜剪切摩擦力矩组成,在全转速范围内,箔片轴承的合成力矩随着转速的升高先降低后升高;工程角度看,当箔片轴承在设定转速下工作时,只要测量合成力矩相对于启动时最大力矩下降了很大的幅度,可以认为此时的箔片轴承已经起飞,即当前状态的箔片轴承具备承受相应负载的承载能力。     

小孔节流气体静压导轨静态特性优化设计

为解决气体静压导轨工作刚度不足问题,提出一种双边气膜刚度最优设计方法。根据气体润滑理论及简化假设推导了气膜压力分布的雷诺方程,基于有限差分法离散了气膜流场求解域和边界条件,在MATLAB中编制了压力分布的求解程序,积分得到气膜的承载力,再求导可得气膜刚度。分析导轨间隙、节流孔结构参数和供气压力等对导轨静态特性的影响规律,为静压导轨的设计制造提供参考。