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。

涡轮冷却器中空气动压轴承的应用及其改进

为解决涡轮冷却器中空气动压轴承的高故障问题,在介绍了空气动压轴承的特点和国产化研制现况之后,提出了具体的改进措施。实践表明改进措施合理、有效,值得推广。

弹性箔片空气动压轴承的完全气弹润滑解

弹性箔片空气动压轴承被广泛应用于各种透平机械中,然而由于其结构的复杂性,对于这类轴承的建模、静动态性能计算以及相应转子系统动力学分析等理论研究一直处在严重滞后于实验研究的被动局面.通过引入柔性箔片的静、动变形以及联立求解气体润滑Reynolds方程和弹性箔片的静、动变形方程,给出了弹性箔片空气动压轴承的完全气弹润滑耦合解,完全气弹润滑解不仅适用于箔片轴承的静态性能分析,同样也适用于动态刚度和阻尼的计算,从而为弹性箔片空气动压轴承静、动态性能分析和相应转子系统动力学行为预测提供了系统的理论与分析方法.

基于深度学习的空气动压轴承涡轮冷却器起浮压力预测

为提高对空气动压轴承涡轮冷却器起浮压力预测的准确性,提出基于深度学习的空气动压轴承涡轮冷却器起浮压力预测方法。先构建空气动压轴承涡轮冷却器起浮的动力学模型,然后采用非线性接触力神经网络模型获取起浮压力数据集参数,以剪应力、流体力学和速度梯度参数融合分析方法建立起浮压力预测的约束指标参数分配集,构建空气动压轴承涡轮冷却器的承载力、刚度及动态刚度拟合模型,最后基于深度学习完成冷却器起浮压力预测过程指标参数的寻优,以此提升空气动压轴承涡轮冷却器起浮压力的准确预测。仿真测试结果证实,该方法对空气动压轴承涡轮冷却器起浮压力预测的可靠性较好,预测误差较低,迭代100次以后误差仅为0.01 kPa,优于对比方法,具有较大的应用价值,为实现对空气动压轴承涡轮冷却器的承载设计奠定理论和模型基础。

两轮升压式空气动压轴承涡轮冷却器起浮压力计算

通过分析两轮升压式空气动压轴承涡轮冷却器的起浮原理,建立了计算起浮压力的方法.按照该方法编制程序计算了某型涡轮冷却器在不同条件下的起浮压力,计算结果与试验实测数据吻合较好,说明计算方法具有较高准确度.通过计算和分析可以看到涡轮出口背压和轴承预紧对轴承起浮影响较大,背压越低则起浮压力越低;轴承预紧力越大则起浮压力越高.

波箔动压空气径向轴承实验台设计

现有的波箔动压空气径向轴承实验台存在最大工作转速达不到轴承实际工作转速,无法在不影响轴承正常工作的情况下对轴承施加径向载荷,无法测量轴承的阻力距等缺点。为了全面满足波箔动压空气径向轴承的实验需要,设计一种最高转速为60 000 r/min的波箔动压空气径向轴承实验台,可以在不影响轴承正常工作的情况下对轴承施加径向载荷,可以同时测量转轴转速、轴承阻力距、转轴水平和竖直方向的位移、轴承工作温度、冷却空气的压力。

箔片式动压空气轴承试验研究

箔片式动压空气轴承是一种以箔片为弹性支承的自作用式动压气体轴承,因其优越的动力学性能广泛应用于高速透平机械、高精密机床以及航空、航天、国防等高端装备领域。箔片式动压空气轴承采用空气为润滑介质,根据动压润滑原理,轴颈与轴承间需要达到一定的相对速度,所形成的动压气膜才能克服转子径向力,使轴颈与轴承脱离机械接触,即转速要达到箔片式动压空气轴承的起飞转速。为了减少轴颈与轴承的机械接触时间,确定电机加速时间,准确测定其起飞转速具有重要的工程意义。提出了一种评判振动特征综合测定箔片式动压空气轴承起飞转速的方法,并对比分析出试验测定结果与箔片式动压空气轴承理论计算值基本一致,验证了理论计算方法的准确度,对于空气轴承的工程应用具有重要的意义。

可倾瓦动压气体轴承动态特性的频率效应

提出将偏导数法和折合系数法相结合来计算可倾瓦空气动压轴承的动态刚度和阻尼系数.通过有限元仿真,计算了轴颈和瓦块同频扰动下的可倾瓦轴承动态刚度和阻尼系数,并研究了这些系数随扰动频率的变化规律.计算结果表明,扰动频率较低时,可倾瓦空气动压轴承刚度系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而增大,阻尼系数的直接项和交叉项的绝对值随扰动频率增大而减小,扰动频率较高时,刚度系数趋于定值,阻尼系数趋近于0.

气体动压箔片径向轴承工程应用试验研究

通过构建正置式的动压轴承性能验证平台,对设计制造的动压轴承进行了启停寿命、运行稳定性、温升特性、轴承互换性、与传统滚动轴承的比较等工程试验研究,结果表明:研制的动压轴承启停寿命大于104次;运行时的轴心轨迹在±0.03 mm以内,运行稳定;温升稳定在可接受的范围内;轴承能满足工程互换性要求;动压轴承具有良好的减振、降噪、长寿命的特性,取得了较好的工程应用效果。

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。

氢燃料电池空压机动压箔片轴承设计与试验

针对野外战车应急发电机组的氢燃料电池空气压缩机,使用空气动压箔片轴承代替滚动轴承,提出了一种无油空压机轴系的设计方法。先通过预估轴承支承刚度进行轴系的转子动力学分析,根据分析结果设计符合支承刚度和空压机轴向推力要求的气体动压箔片轴承,形成完整的设计方案,并成功应用于轴承-转子系统中。测试了空压机轴系全转速范围内的轴系升降速振动三维频谱图和在40000、60000、80000和100000 r/min下的转子振幅和轴心轨迹,以及耐久性实验的轴系振动结果和轴承温升特性。实验结果表明,设计的轴承性能良好,轴系具有良好的转子动力学稳定性,验证了所提出的轴承设计方案的可行性。

基于三维有限元波箔片模型的气体箔片轴承承载性能研究

波箔型空气动压轴承在小型高速旋转机械中具有广阔的应用背景,其承载性能受箔片弹性变形影响较大。通过三维有限元法建立箔片变形模型,采用气膜压力分布的二次分布逼近建立箔片弹性变形表达式,实现与气体润滑雷诺方程耦合求解;提出了小柔度步计算方法,以提高箔片轴承大偏心率运行下承载性能求解的稳定性。在验证气体箔片动压轴承求解算法准确性后,分析了波箔片弹性和平箔片厚度对轴承承载力的影响。研究表明:波箔片的波宽是影响气体箔片轴承承载能力的重要参数,而波高在对波箔片刚度影响较小。波箔片刚度和平箔片厚度需合理设计,其有助于提高轴承承载力。

Characteristics of supersonic flow in new type externally pressurized spherical air bearings

In order to predict accurately the characteristics of supersonic flow in new type externally pressurized spherical air bearings under large bearing clearance and high air supply pressure, which could decrease their load carrying capacity and stability, a CFD-based analysis was introduced to solve the three-dimensional turbulent complete compressible air flow governing equations. The realizable κ-ε model was used as a turbulent closure illustrate that the interaction exists between shock waves The supersonic flow field near air inlets was analyzed. The flow structures and boundary layer, and the flow separation is formed at the lower comer and the lower wall around the point of a maximum velocity. The numerical results show that the conversion from supersonic flow to subsonic flow in spherical air bearing occurs through a shock region （pseudo-shock）, and the viscous boundary layer results in the flow separation and reverse flow near the shock. The calculation results basically agree with the corresponding experimental data.

金士顿:悬浮离心鼓风机在水泥行业的应用

一、企业概况河北金士顿科技有限责任公司前身为石家庄金士顿轴承科技有限公司,公司成立于2010年,注册资本6100万元,是一家专业从事箔片式动压空气轴承、高速流体机械研发设计、生产制造、销售服务为一体的环保型高新技术企业。公司的研发人员涵盖了电磁学、空气动力学、轴承-转子动力学、流体力学、材料学等八大学科专业。依托河北省空气轴承及应用工程技术研究中心、企业技术中心等研发平台先后与哈尔滨工业大学(深圳)、东北大学、大连理工大学建立了联合实验室。