气体轴承

摘要： 为了深入了解库伦摩擦对波箔气体轴承特性的影响,考虑了波箔片与平箔片间摩擦力以及波箔片与轴承座间摩擦力,通过有限元梁单元模型计算波箔轴承单个波拱的位移,采用能量耗散的方法对波箔轴承的刚度和阻尼特性进行了评价,分析了载荷基准值和载荷波动幅值以及摩擦因数对库伦阻尼耗散能量以及箔片刚度特性的影响规律。研究结果表明:随着载荷基准值和载荷波动幅值增大,库伦阻尼耗散能量明显增加,有助于提高轴承运行的稳定性;载荷波动幅值增大,波箔轴承刚度先迅速减小然后逐渐趋于稳定;载荷基准值变化对波箔刚度影响较小,波箔刚度基本不发生变化。载荷由最大值逐渐减小时,波箔拱顶部摩擦力刚开始时仍为滑动摩擦力。进入滞止阶段后,滑动摩擦力逐渐转变为静摩擦力且摩擦力方向逐渐由同向变为反向。箔片轴承设计过程中,应以支撑刚度或阻尼耗散为目标,选择最优的摩擦因数。

摘要： 轴承被誉为机械装备的“关节”,是精密制造、能源动力、航空航天领域高端装备的“卡脖子”基础零部件。利用气体作为介质可以实现运动部件之间的完全非接触悬浮,因此,气体悬浮轴承技术在转速、温度、精度、稳定性、寿命等方面有着天然的优势,为高性能装备的研制开辟了新的有效途径。无论是在陆地、水上,还是太空、深海,只要有气体就能提供无摩擦的润滑,而且。

摘要： 对制冷离心压缩机用R134a静压气体轴承进行数值分析,得到其气膜内部流场,计算轴承承载力和耗气量。结果表明:轴向静压气体轴承工作且单侧气膜间隙小于0.05 mm时,可以获得大于300 N的支撑力;径向静压气体轴承的平均气膜间隙为20~25μm、偏心率为0.2时,可以获得大于300 N的承载力。轴承供气系统使用的高压R134a制冷剂会使制冷系统性能下降,计算工况下轴承供气系统使制冷系统性能系数降低1.4%。

摘要： 冯凯(1982-)湖南大学机械与运载工程学院教授、博士生导师。现任国家高效磨削工程技术研究中心主任。本硕博分别毕业于华中科技大学、西安交通大学、日本东京大学。长期从事超高速超精密关键部件与装备开发的研究。近5年主持国家重点研发计划课题、自然科学基金、装备预研基金、173项目等各类项目20余项。发表高水平论文近百篇,获授权国家发明专利数十项。

摘要： 搭建气体轴承支撑的微型燃气轮机发电机试验装置,试验呈现微型燃气轮机发电机气体轴承-转子系统升速过程典型区域振动特征,并基于试验数据关联分析振动参数与燃气轮机运行参数、气体轴承的关键参数之间的耦合关系,结果表明:压气机出口压力波动对转子轴向振动影响较大;微型燃气轮机转子径向振动受点火压力波动、主燃料燃烧压力波动以及压气机出口处压力波动影响较小;气体轴承支撑的微型燃气轮机轴系在设计与调试时,尤其是对于设计转速在转子弯曲临界转速以上的轴系,应充分考虑支点位置、振型及轴系的刚度与阻尼匹配设计.以上试验现象与结论可作为微型燃气轮机轴系设计与故障诊断分析的依据.

摘要： 近些年来微型涡轮发动机已经成为国内外航空发动机领域的研究热点.其中气体轴承及其超高速转子系统动力学问题是微型涡轮发动机的关键技术之一.为了解决微型涡轮发动机的转子结构设计及临界转速确定的基础性问题开展了相关研究.首先阐述了气体轴承的工作原理,轴承承载力以及等效刚度的计算方法,其次计算了气体轴承-转子系统的临界转速和振型,最后分析了气体轴承参数对转子临界转速的影响,得出了通过改变气体轴承的平均径向间隙、长径比以及偏心率可以控制转子系统临界转速的结论,对微型发动机超高速转子系统设计具有重要的指导意义和参考价值.

摘要： 为了更好地研究箔片轴承的动态特性和稳定性,提高高速透平机械中轴承转子的系统稳定性,采用能量耗散的方法对单层和双层鼓泡箔片轴承的库仑阻尼耗散能量进行了分析与评价,获得了箔片厚度、周向和轴向鼓泡支承点间距等结构参数以及弹性模量对库仑阻尼耗散能量的影响.数值研究结果表明:随着箔片厚度的减小,周向鼓泡间距减小,库仑阻尼耗散能量增加;轴向鼓泡支承点密度增大以及偏心率和转速的升高也会加强库仑阻尼耗散;在相同工况下,双层鼓泡箔片轴承的库仑阻尼耗散明显大于单层鼓泡箔片轴承,且改变双层鼓泡箔片轴承中层鼓泡箔片厚度耗散能量效果优于改变顶层平箔厚度;高弹性模量材料的硬度高,箔片滑移量小,会减小库仑阻尼耗散能量;相同条件下,鼓泡箔片轴承选用高弹性模量材料时库仑阻尼耗散能量更小.

摘要： 以螺旋槽动静压气体轴承气膜为研究对象,基于计算流体力学与六自由度耦合方法,模拟支撑气膜的流动以及刚体转子的运动,通过分析轴心轨迹及其频谱特征,研究定子轴线偏移、倾斜、定子尺寸误差以及粗糙度等加工及装配特征对动静压气体轴承运动状态的影响规律.结果表明:装配误差对轴承稳定性影响较大,当转速达到30000 r/min,定子轴线偏移误差以及定子轴线倾斜误差分别达到2μm以及2°时,转子振幅明显增加,轴承运动状态均为极限环运动,处于临界稳定状态,因此为保证气体轴承运动稳定性,应确保气体轴承的轴线装配精度;而在轴承对中稳定情况下,加工误差对轴承稳定性影响不大.研究结果为球面螺旋槽动静压气体轴承的加工及装配工艺提供了理论参考.

摘要： 近些年来微型涡轮发动机已经成为国内外航空发动机领域的研究热点。其中气体轴承及其超高速转子系统动力学问题是微型涡轮发动机的关键技术之一。为了解决微型涡轮发动机的转子结构设计及临界转速确定的基础性问题开展了相关研究。首先阐述了气体轴承的工作原理,轴承承载力以及等效刚度的计算方法,其次计算了气体轴承-转子系统的临界转速和振型,最后分析了气体轴承参数对转子临界转速的影响,得出了通过改变气体轴承的平均径向间隙、长径比以及偏心率可以控制转子系统临界转速的结论,对微型发动机超高速转子系统设计具有重要的指导意义和参考价值。

摘要： 气体轴承斯特林制冷机是相同制冷量下体积最小、重量最轻、效率最高和可靠性最高的制冷机.为了满足高温超导器件、光学器件冷却、小型液氮系统等系统对斯特林制冷机需求,开展了5W@77K、10W@77K、15W@77K和30W@80K气体轴承斯特林制冷机研究,先后进行了初样样机、正样样机、鉴定批次验证以及第三方检验测试等阶段,实现了气体轴承斯特林制冷机的谱系化和产品化.在环境温度为23±2°C、风冷散热的条件下,5W气体轴承斯特林制冷机可获得5.40W@77K的制冷量,输入功率为89.1W,制冷系数为6.06％,制冷机的重量仅为2.1kg,冷量重量比为2.57W/kg;10W气体轴承斯特林制冷机获得10.71W@77K的制冷量,输入功率为169.5W,制冷系数为6.32％,制冷机的重量仅为3.1kg,冷量重量比为3.45Wkg;15W气体轴承斯特林制冷机获得15.89W@77K的制冷量,输入功率为240.2W,制冷系数为6.62％,制冷机的重量仍然与10W@77K制冷机一致(仅为3.1kg),冷量重量比为4.61W/kg;30W气体轴承斯特林制冷机获得30.87W@80K的制冷量,输入功率为454.4W,制冷系数为6.79％,该制冷机的重量仅为7.3kg,冷量重量比为4.23W/kg.为了满足工程化应用的要求,制冷机在环境适应性、工艺固化、可靠性方面进行大量的提升和验证工作,通过了国军标要求的环境适应性和可靠性测试,解决了工程化应用中的各种问题.

摘要： 采用气体轴承、动磁式直线发电机、高效回热器等技术的斯特林发电机具有效率高、寿命长、体积小和重量轻的优点.为满足未来我国空间探测对高效率、高比功率电源的需求,研制了国内首台小型线性整体式气体轴承斯特林发电机,其结构主要包括热腔、回热器、冷腔、动力活塞、配气活塞、气体轴承储气腔和节流孔、配气活塞杆、直线发电机及背压腔等，重量仅1.3kg.本文对气体轴承斯特林发电机进行了初步实验研究，并对其性能变化规律、启停特性以及电路特性对发电机性能的影响有了深入认识。实验表明，在热端温度625°C、20°C水冷散热时,得到33.27W的电功率,净效率为18.22％.其成功研制可为我国未来星际探测用电源的研制奠定基础.

摘要： 对置式气体轴承线性压缩机运用气体润滑技术,可消除活塞与气缸之间的摩擦磨损,消除柔性弹簧的支承结构,提高压缩机的使用寿命,降低了压缩机的体积与重量.为了研制高效线性压缩机,并解决气体轴承技术导致的启动不稳定问题,开展了理论和实验研究.利用数值模拟气体轴承支承的Redich线性压缩机的输出能力,并搭建线性压缩机输出声功测试实验台,研究气体轴承线性压缩机的输出特性.压缩机可输出稳定的正弦压力波,压缩机重量小于5kg,输出压比达到1.24,效率高达62.4％.该气体轴承线性压缩机为斯特林制冷机研发提供了一种高效、高可靠轻型的压缩机解决方案.

摘要： 气体轴承技术与斯特林制冷机、斯特林发电机和线性压缩机结合,可大幅提升制冷机、发电机和压缩机的寿命、减小体积和重量.中国电子科技集团公司第十六研究所率先在国内开展了气体轴承斯特林制冷机、气体轴承发电机和气体轴承线性压缩研究,并取得突破.80K温区气体轴承斯特林制冷机获得了10.3W/80K@23°C的制冷量,输入功率小于170W,重量小于3.7kg,冷量重量比为2.78W/kg;-100°C～-20°C温区气体轴承斯特林制冷机150W输入制冷量为38W@-80°C,效率为25.3％,冷量重量比为10.27W/kg;100W级气体轴承斯特林发电机获得了102W的发电量,加热功率为590W,净效率25.6％,发电机的发电量/重量比为22.7W/kg;30W级的气体轴承斯特林发电机获得了33.27W的发电量,加热功率为260W,系统净效率18.22％,重量为1.5kg,发电机的发电量/重量比为22W/kg;单侧式气体轴承线性压缩机的输出声功效率为66％(RC负载法),重量低于2.5kg;对置式气体轴承线性压缩机的输出声功效率为62.4％(RC负载法)重量低于5kg;气体轴承支承的制冷机、发电机和压缩机的成功研制可解决国内超导冷却、便携发电以及制冷机动力等各种需求,同时满足了效率要求高、体积要求小和重量要求轻的苛刻要求.

摘要： 结合目前正在研发的微型燃气轮机气体轴承-转子系统试验台,对单跨、四磁性圆盘、气体静压轴承支承下的转子系统进行动力学特性试验,发现了双低频振动特性.运用分岔图、轴心轨迹、频谱分析、三维谱图等非线性振动测试分析方法,分析转速对双低频及工频频谱特性的影响.结果表明:单跨气体轴承-转子系统实验台上,双低频是在特定转速下出现的,随着转速的增加,双低频的涡动比之和保持不变,但低频振动幅值随之增加,工频振动幅值相应减小;转子系统出现双低频后,若不采取合理的控制措施,能量从工频转移到低频,加剧系统的不稳定性.

摘要： 结合高速微型动力装置的轴系结构特点,设计并搭建了气体轴承支承的多圆盘转子系统实验台.实验台具备轴承气参数"可控",转子的升降速过程"可控"的功能,并且能够实现转子振动数据在线监测、离线存储与分析、实验现场的远程监控.实验台在设计转速内可以呈现共振、气膜涡动、气膜振荡等非线性动力学现象,并具有非线性振动行为的调整能力,为气体轴承支承的高速微型动力装置轴系的动力学研究提供实验基础.

摘要： 基于气体轴承支承下的高速涡轮发电转子试验台,试验研究了轴承供气压力对转子系统动力学特性的影响.通过分岔图、轴心轨迹、频谱图及时间-频率-幅值三维谱图等非线性振动测试和分析方法,呈现了双低频涡动和半速涡动的特征.并且,分析了轴承供气压力对临界转速和分频涡动特性的影响.结果表明:供气压力的提高导致了气膜刚度的增加,进而推迟了双低频涡动和半速涡动发生的转速,提高了转子的稳定性;而供气压力的降低使得气膜的阻尼比增加,进而抑制了半速涡动的最大幅值.

摘要： 随着低温超导、航天技术、高能物理等高科技技术的发展,对小型深低温系统的需求越来越多.500W@4.5K氦低温系统是满足上述需求的标准制冷机,其核心部件是全气体轴承氦透平膨胀机,本文主要给出了全气体轴承氦透平膨胀机研制(关键部件的研制)及样机的常温测试过程与结果,常温测试结果转速达到150krpm,振幅只有7～10μm,常温测试结果表明此该氦透平膨胀机的机械性能完全满足要求,本文还给出了全气体轴承氦透平膨胀机调试的一些操作经验.

摘要： 建立了一个气体轴承支撑单跨四圆盘转子系统试验台,转轴中部止推盘两侧安装纯静压气体轴承,止推盘两侧分别安装有两个相同大小圆盘,转子关于止推盘左右对称.首先针对该实验台基于有限元计算方法利用ANSYS建立模型,求解了不同气膜刚度下的系统的临界转速与不平衡响应,确定系统的固有特性.其后分别进行了不同轴承供气压力下系统固有特性及振动特性试验研究.通过对三种不同供气压力下系统的轴心轨迹,时间-转速-幅值三维谱图等进行研究,发现通过提高轴承供气压力,增加气膜刚度,可提高系统的临界转速,与计算结果相一致,并可增加系统稳定性,改变系统升速过程中的频谱结构,促进系统最高转速的提升.

摘要： 基于气体轴承支承下的高速涡轮转子系统,通过试验对比研究了轴承供气压力的提高对转子系统气膜振荡的影响.试验结果表明:气膜振荡发生后,轴承供气压力的提高能够抑制甚至消除气膜振荡,从而控制了混沌运动的幅值边界,最终达到提高了轴承-转子系统的稳定性的目的.

摘要： 冷却流路(67)包括第一流路(61b)和第二流路(62b)。所述第一流路(61b)形成在所述第一基座部(61)的轴向一端侧，并且从该第一基座部(61)的轴心侧向外周侧延伸。所述第二流路(62b)形成在所述第二基座部(62)的轴向另一侧，并且从该第二基座部(62)的外周侧向轴心侧延伸。所述第二流路(62b)位于所述第一流路(61b)的下游。

摘要： 一种用于气体轴承主轴的气体轴承组件。所述组件包括一个罩部分（11）和一个内部径向轴承部分（10），所述内部径向轴承部分（10）布置在罩部分内且相对于罩部分弹性地安装。内部径向轴承部分包括一个内部壳轴承部分（12）和一个中间套筒部分（14），内部壳轴承部分（12）具有一个轴承面，中间套筒部分（14）被布置在内部壳轴承部分和罩部分之间。在内部轴承壳部分（12）和中间套筒部分（14）之间设置有液态冷却剂通道（7）。该组件还包括一个防转动塞（601，901），防转动塞（601，901）被接收在罩部分（11）和内部轴承部分（10）中，从而联接所述罩部分和所述内部轴承部分以抵制相对转动。

摘要： 一种用于气体轴承心轴的气体轴承组件(1)。该组件(1)包括一外壳部分(11)和一内部径向轴承部分(10)，该内部径向轴承部分(10)布置在所述外壳部分(11)之内且相对于该外壳部分(11)弹性地安装。该内部径向轴承部分(10)包括一具有轴承面的内部壳体轴承部分(12)以及一设置在所述内部壳体轴承部分(12)和所述外壳部分(11)之间的中间套筒部分(14)，其中一液体冷却剂通道(7)设置在所述内部轴承壳体部分(12)和所述中间套筒部分(14)之间。

摘要： 一种用于气体轴承主轴的气体轴承组件。所述组件包括一个罩部分（11）和一个内部径向轴承部分（10），所述内部径向轴承部分（10）布置在罩部分内且相对于罩部分弹性地安装。内部径向轴承部分包括一个内部壳轴承部分（12）和一个中间套筒部分（14），内部壳轴承部分（12）具有一个轴承面，中间套筒部分（14）被布置在内部壳轴承部分和罩部分之间。在内部轴承壳部分（12）和中间套筒部分（14）之间设置有液态冷却剂通道（7）。该组件还包括一个防转动塞（601，901），防转动塞（601，901）被接收在罩部分（11）和内部轴承部分（10）中，从而联接所述罩部分和所述内部轴承部分以抵制相对转动。

摘要： 一种用于气体轴承心轴的气体轴承组件(1)。该组件(1)包括一外壳部分(11)和一内部径向轴承部分(10)，该内部径向轴承部分(10)布置在所述外壳部分(11)之内且相对于该外壳部分(11)弹性地安装。该内部径向轴承部分(10)包括一具有轴承面的内部壳体轴承部分(12)以及一设置在所述内部壳体轴承部分(12)和所述外壳部分(11)之间的中间套筒部分(14)，其中一液体冷却剂通道(7)设置在所述内部轴承壳体部分(12)和所述中间套筒部分(14)之间。

摘要： 气体轴承有花岗岩类材料和与天然石料类的材 料制成的两轴承件，和在轴承件之间注入气体以在 其间形成气隙的机构。轴承件花岗岩材料表面的气 孔用不脆、透明、可机械加工的气孔密封材料进行密 封，形成表面无孔的气体轴承件。用来密封轴承件和 轴承材料中气孔的气孔密封材料的样品是聚氨基甲 酸酯、丙稀酸聚合物、环氧树脂、硅酮树脂、聚偏氟乙 稀树脂、芳族聚酰胺树脂等。气孔密封材料最好由在 低温下，特别是在30°C以下可熟化的聚合物组成。

摘要： 本申请属于轴承技术领域，特别是涉及一种高速动压气体轴承及高速动压气体轴承副。现有的高速动压气体轴承需要止推轴承与径向轴承同时使用，结构复杂，且工况适应性单一。本申请提供了一种高速动压气体轴承，包括相互连接的承载组件和轴承座，所述承载组件包括相互连接的平箔片与弹性支撑元件，所述平箔片、所述弹性支撑元件和所述轴承座由内到外依次设置，所述平箔片与所述轴承座连接，所述轴承座为圆台结构。使得动压气体轴承的结构更简单，使用更方便。

摘要： 本发明公开了一种气体轴承和气体轴承式离心压缩机，涉及压缩机技术领域。该离心压缩机采用气体轴承的半封闭式离心压缩机，气体径向轴承分布于电机转子或轴的跨距两侧，叶轮端径向轴承和非叶轮端气体径向轴承提供径向承载。气体止推轴承提供了朝向叶轮端的正向的止推力，当离心压缩机在各种高低压差工况稳定运行时，气体导致的轴系受力方向是朝向非叶轮端的，因此止推轴承提供了止推力克服此轴系的气体力，油槽的压力通过平衡管平衡到低压的蒸发压力侧，通过油泵的作用，将低压的润滑油提升到较高的压力后，实现油膜轴承的供油，供油压差即为供油压力和蒸发压力的差值。

摘要： 本发明提供一种弹性箔片气体轴承和弹性箔片气体轴承摩擦副，弹性箔片气体轴承包括轴承座、拱箔、套在轴承座与拱箔之间的多孔内衬；轴承座设置有沿周向均匀布置的多个供气孔，供气孔的供气压力可调；多孔内衬设置有连通供气孔与拱箔的多个均压孔，供气孔内的高压气体通过均压孔直接作用于拱箔。工作时，从轴承座的供气孔通入的高压气体，通过多孔内衬的均压孔直接作用于拱箔，为拱箔提供额外的刚度和阻尼；同时本发明能够根据供气孔的供气压力的反馈结果分析出转子系统的振动情况，然后适应地分别调整各个供气孔的供气压力，所以能够实现对拱箔刚度、阻尼的精确调控，进而实现轻载条件下拱箔柔性好，重载条件下拱箔不压溃，保证转子系统稳定性。

摘要： 一种气体轴承主轴以及用于气体轴承主轴的气体轴承组件。所述组件包括一个罩部分（11）和一个内部径向轴承部分（10），所述内部径向轴承部分（10）布置在罩部分内且相对于罩部分弹性地安装。内部径向轴承部分包括一个内部壳轴承部分（12）和一个中间套筒部分（14），内部壳轴承部分（12）具有一个轴承面，中间套筒部分（14）被布置在内部壳轴承部分和罩部分之间。在内部轴承壳部分（12）和中间套筒部分（14）之间设置有液态冷却剂通道（7）。该组件还包括一个防转动塞（601，901），防转动塞（601，901）被放置在罩部分（11）和内部径向轴承部分（10）中，从而联接所述罩部分和所述内部径向轴承部分以抵制相对转动。