渦輪機(jī)械模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、箔片式氣體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承隸屬于滑動(dòng)軸承，采用單層或多層彈性結(jié)構(gòu)箔片作為支撐部分，光滑項(xiàng)箔片作為軸承內(nèi)表面邊界，共同支撐轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。箔片式氣體動(dòng)壓潤(rùn)滑軸承在高溫、高轉(zhuǎn)速工況下具有極好的工作性能，因此被廣泛應(yīng)用到高速渦輪機(jī)械當(dāng)中。由于該軸承利用環(huán)境中的空氣（或其他氣體介質(zhì)）作為潤(rùn)滑劑，便可實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的無(wú)油化，大大降低了設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)成本，解決了因油潤(rùn)滑系統(tǒng)帶來(lái)的漏油問(wèn)題，同時(shí)也更為環(huán)保。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)氣體箔片動(dòng)壓軸承的研究主要集中在軸承彈性結(jié)

2、構(gòu)建模、軸承重要參數(shù)仿真以及轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算等理論研究方面，對(duì)該類軸承的加工制造、實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)較少，針對(duì)箔片軸承的應(yīng)用研究更是極度缺乏。因此，本文設(shè)計(jì)并搭建了高速無(wú)油渦輪機(jī)械模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并利用該實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)氣體箔片軸承——轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了深入的實(shí)驗(yàn)研究，為軸承的設(shè)計(jì)加工以及軸承的實(shí)際應(yīng)用提供重要的工程經(jīng)驗(yàn)。本文主要的研究工作以及成果如下:
　　(1)參考目前氣體箔片軸承應(yīng)用的渦輪機(jī)械，設(shè)計(jì)并搭建了高速無(wú)油渦輪機(jī)械模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。根據(jù)模擬的

3、工況，對(duì)徑向箔片軸承和推力箔片軸承進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)，預(yù)測(cè)了徑向箔片軸承和推力箔片軸承的承載能力及動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性，并對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析。通過(guò)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化，最終使軸承承載能力滿足設(shè)計(jì)要求，且轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在穩(wěn)定工作轉(zhuǎn)速范圍能避開(kāi)臨界轉(zhuǎn)速。
　　(2)利用搭建的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，針對(duì)不同軸承間隙對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。利用軸承分析軟件和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析軟件對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析計(jì)算。對(duì)比理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論:隨著徑

4、向間隙減小，氣體箔片軸承的直接動(dòng)態(tài)系數(shù)和交叉耦合阻尼系數(shù)增大，從而使得系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速和次同步振動(dòng)起始轉(zhuǎn)速均提高。對(duì)比同步響應(yīng)的振動(dòng)特性表明較小的徑向間隙將有效降低轉(zhuǎn)子過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的幅值放大系數(shù)。
　　(3)利用搭建的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，針對(duì)不平衡量對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著不平衡量的增大，系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速降低，次同步振動(dòng)的頻率變得豐富，軸承表現(xiàn)出很強(qiáng)的非線性特征。在研究不同加載方式對(duì)系統(tǒng)影響的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)同相加載引起的次