气体静压径向轴承

气体静压径向轴承

典型的静压径向轴承如图气体静压轴承所示。通常在轴线方向设一列或两列进气孔(缝),每一列沿圆周方向均匀布置若干小孔(狭缝),以Z代表每列孔数(缝数)。气体静压径向轴承的设计参数见表气体静压径向轴承的设计参数。设计步骤如下

(1)确定压力比

式中   p0为设计状态(ε=0)下节流器的出口压力

按最大承载设计取,按最大刚度设计取。为使节流器不出现阻塞,必须满足条件

使用空气作润滑剂时,压缩指数k=1.401。则必须满足

若取,则必须使

pa/ps>0.213或pa/ps<4.7

若取,则ps/pa为任何值时节流器都不出现阻塞现象

(2)确定节流器参数与间隙h0的关系

1)孔式节流     根据(式3)近似估算

式中   Yp—— 压力系数;

Yη—— 气体介质系数;

Yd—— 尺寸系数;

Aj—— 节流面积,对于环面节流Aj=πdjh0;

α—— 流量系数,对小孔节流

当Yp、Yη和轴承尺寸D、b已知时(通常α=0.80),即可确定孔数Z、节流孔径dj和间隙h0之间的关系。对于推力轴承h0=h

当用钻头钻孔时,dj值应符合标准钻头直径;当用电火花穿孔时,dj值应符合标准铜丝直径。h0的选取一般有下列限制

h0>(3~5)δ(δ为零件误差,即轴承与轴颈表面的加工误差及轴承的变形之和)

2)缝式节流    可按(式5)估算

式中  

yj为隙缝长度

理论上λ可取到8,考虑到加工条件,通常取λ=1~2。在已确定,ps、yj、b为已知时,即可确定缝宽bj与间隙h0之间的关系

(3)静态性能计算

 

主要是承载能力、刚度和流量的计算,在某些场合也要进行摩擦力矩和涡流力矩计算

孔

式

节

流

①承载能力

式中  为载荷系数,可由图孔式节流窄轴承的载荷系数查出,再乘以修正系数kx,即。为具有较多节流孔的窄轴承(只考虑轴向流)的理论值,kx是考虑周向流影响的修正数,可由图载荷系数的修正系数查出

②刚度   对大多数气体静压轴承来说,偏心率在0.5以内时,刚度近似为常量,可按下式计算:

③流量

式中   

对于常态空气润滑的小孔节流轴承,其流量可按(式9)估算:

式中   f为流量系数,可取f=0.3~0.48(亚音速流)或f=0.484(超音速流);T为绝对温度

缝

式

节

流

①承载能力   可按(式6)计算,其中由图缝式节流径向轴承的载荷系数给出。这种轴承散流影响很小,可忽略不计,周向流影响反映在参数B/D中

②刚度    可按(式7)计算

③流量

(4)稳定性计算

为保证轴承稳定工作,对高速气体轴承,在计算静态性能后,应再校核稳定性,包括计算同步涡动的临界速度ωcr和气锤振动的气容比

①同步涡动的临界速度    支承在气体静压轴承上的转子,其同步涡动的临界转速(自然频率)按(式11)计算

式中   m—— 转子质量;

It—— 转子横向转动惯量;

Ip—— 转子极转动惯量;

G1—— 轴承1的刚度;

G2—— 轴承2的刚度;

其他符号的意义见图支承在弹性气膜上的转子

由上式可计算出两个ωcr值,大值称为,小值称作

当ω<时,该轴承不属高速范围,不会出现涡动不稳定。当ω=或ω=时,转子在同步涡动频率下工作,应注意避免出现同步共振。同时,一般认为当ω≥2时,转子又会出现大振幅的半速涡动,2是涡动危险转速。所以,为使转子避免出现涡动不稳定,其工作速度ω应满足(见图高速气体静压轴承的稳定区)

上述避免涡动的极限速度的判据是保守的判据,实用中也可适当放宽。若出现的现象,说明结构不合理,应设法改进

②气容比   为使轴承不会产生气锤振动,气容比必须满足下列要求:

式中   Vc—— 供、排气腔或稳压气腔容积;

Z—— 气腔数目

 

< 上一篇:

没有了

下一篇:

没有了 >