郭 红，张直明，岑少起，陈昌婷

（1.郑州大学 机械工程学院，郑州 450001；2.上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072）

动静压浮环轴承具有摩擦功耗低、精度高、寿命长、稳定性好等突出优点，在航空航天、空分及精密加工机床等高速、超高速旋转机械上广泛应用［1-3］。国内外很多学者对不同工况下的动静压轴承进行了大量研究，尤其是在非线性领域［4-6］和高速运转时稳定性方面［7-9］。对于浮环轴承，康召辉等［10］研究了浮环涡动特性，得到了稳态时浮环质心运动轨迹为椭圆形的结论；郭红等［11］采用将浮环轴承内外两层油膜刚度系数和阻尼系数进行串并联的方法进行建模，对不同转速和偏心率下浮环动静压轴承的稳定性进行了仿真和试验。本文考虑浮环轴承内外层油膜之间的相互作用，针对轴颈和浮环分别建立动力学方程，得到系统完整的动力学模型。在有限元仿真的基础上，给出了径向浮环轴承的稳定性判据，并计算了特定结构参数轴承在不同偏心率下的失稳转速。为高速浮环轴承的稳定性建模和计算分析提供了一定的理论基础。

1 径向浮环轴承控制方程

图1为径向浮环轴承结构示意图，轴颈和浮环之间形成内膜，浮环和轴瓦之间形成外膜。内膜采用四腔结构，外膜采用五腔结构，内外膜每个腔都设置有深腔和浅腔。深腔具有静压效应，浅腔和封油边具有动压效应。

图1 向心浮环轴承结构Fig.1 Journal floating ring hybrid bearing

1.1 控制方程

取无量纲因子如下，并用Φ表示圆周方向坐标，λ表示轴向方向坐标，可得到内外膜无量纲动态Reynolds方程：