磁气混合轴承中弹性箔片径向动压气体轴承的数值分析研究

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1、摘要二蔓动磁轴承是⋯利l口b型的机I[1一体化产品，垃种新掣的高II_：fJE支承部件。主动磁车

2、}1承具仃尤摩擦，无磨损，尢需润滑以及奄I“111{：∈等一系列fg统的滚动轴承和滑动轴承无法比拟的突III优点。气体轴承∞岛述支承，低摩擦、低功耗支承，高精密支承和特殊工况FffJ支承等领域内有绝对的心用优势。磁轴承和箔片气体轴承都有本身固有的不足，单独他JtJ郜存存些M题。将两者结合在一起，利用它们各白的优点井克服对方的缺，-j，i，将是轴承领域的新技术，其性能要远比磁轴承或箔片气体轴承的性能优越。虽然国夕l-X,J磁气混合轴承

3、进行了研究，但最大的缺点足箔片。e体轴承要占据很大的轴向空I'iIJ，降低了转子动力学性能。本文研究j7一种新型f门磁t二e混合轴承结构，其特J7．1足将箔片气体轴承集成在磁轴承的7i隙单而，，f；lh-据轴向空问，凼此与圈外的研究有本质的区别。小仪轴向尺、州、，向且还可以提高转了动力学性能。本文在分析悬臂型弹性箔』i径向动压气体轴承工作原理的基础上，做了以F几个方面的工作：(1)建立了悬臂型弹性箔片径向动爪气体轴承的物理和数学模型，确立并求解了控制方程，得到了静、动态性能的稳定性分析方法，为数值分析悬臂型弹性箔片径向动压气体轴

4、承奠定了基础。(2)建立了具有线性结构刚度和阻尼的弹性箔片轴承模型，并对这一弹性流体动力润滑(EHDL)问题建立了由非定常可压缩雷诺方程和弹性箔片平衡方程及其边界条件组成的控制方程。(3)用有限元法数值分析了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承的结构参数和运转参数对轴承静动态性能和稳定性的影H向。推导了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承控制方程的有限元表达式，用Matlab语言实现了有限元数值计算。计算结果阐明了悬臂型弹性箔片径向动压气体轴承与传统轴承不同的承载和稳定忡机理。关键词：动压气体轴承箔片轴承主动磁轴承弹性变形磁‘(aC台轴承。

5、p弹性衍片侉向动¨、气体j=

6、f-，R的分析研究ABSTRACTActivemagneticbearing(AMB)isatypicalmechtronicproduct，itisanoveltypehighperformancebearing．AMBhasanumberofoutstandingcharacteristics，suchasnofriction，nowear，nopollutionandlongservicelife，isbeyondofrollingandfilmelementbearing．Airbearin

7、ghasalotofabsoluteadvantageswhenitisusedinhighspeedbearing，lowfrictionandlowwastage，highprecisionbearingandspecialconditions．AMBandFoilairbearinghasitsinherentshortageswhenitisusedalone．NowweuniteAMBwithairbearing(AMB·AB)toovercometheirshoaages，Itisanewtechnologyinbe

8、aringfield，itwillmoresuperiorthanAMBandairbearing．ManyinternationalexpertshavedoneresearchinAMB-AB，buttheairbearingoccupyingalongaxisspace．Therotor’Sdynamicsperformanceisdepressed．AnewtypeAMB—ABwasbrou曲tforwardinthispaper，thefilmairbearingwasintegationinAMB．Theaxissp

9、aceissavedandtherotor’Sdynamicsperformanceisimproved．So，itisdefinitelydifferentfromotherAMB—AB．Threeaspectshavebeenstudiedtheoreticallyinthispaperwhichwerebasedonananalysisofacompliantmultleafjoumalself-actingairbearing，whichareasfollows：(1)Asetoftheoreticalanalysism

10、ethodwhichincludethedevelopmentofphysicalandmathematicalmodel，thesolutionofgoverningequationsandthepredictionofstaticanddynamicperf