楔形入口高度对气体止推箔片轴承性能仿真和试验研究

简要介绍了气体止推箔片轴承的结构,建立了止推轴承数值求解的理论模型,利用有限元法和有限差分法耦合的方式求解气体雷诺方程和气膜厚度方程。通过仿真分析获得了止推轴承承载力随着楔形入口高度的变化关系,发现存在一个最佳的楔形入口高度使轴承的承载力达到最大;在最佳楔形入口高度之前,轴承承载力随着楔形入口高度的增大而急剧增大;在最佳楔形入口高度之后,轴承承载力随着楔形入口高度的增加而缓慢减小。搭建了止推轴承性能测试试验台,对试验台各部分及试验原理进行简单介绍。同时,加工制作了3个具有不同楔形入口高度(20μm,70μm、114μm)的止推轴承,并在15 000 r/min、21 000 r/min、25 000 r/min、28 000 r/min转速下进行了极限承载力试验,与仿真分析进行对比。结果表明:楔形入口高度为20μm的止推轴承所表现出来的轴承性能最好,楔形入口高度为70μm和114μm的止推轴承性能相差不大。在设计、制造止推轴承时,选取适当的轴承楔形入口高度是十分重要的。