陈诚，马希直

(南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

波箔气体轴承作为一种新型的气体轴承，由于其在稳定性和承载能力方面的优越性，已经越来越多地应用于各种微型燃机中。但国内关于气体轴承转子在高速下的运转性能，尤其是非线性振动特性的研究还很欠缺。此前，Kyuho Sim和Yong-Bok Lee等[1]建立了波箔受力模型并用之求解箔片静刚度。P.Bonello 和H.M.Pham[2]研究了密封气膜力激励下的高速离心压缩机Jeffcott转子的非线性振动和分岔现象，给出了基于转速和压差参数变化的转子横向分岔图。Yong-Bok Lee[3]等对弹性波箔轴承支承的柔性转子系统的动力学行为进行了数值分析，并且分析了弹性摩擦力对转子动力学运动的影响。徐方程[4]分析了基于库伦摩擦效应的气体轴承-转子系统的静特性和稳定性，并对轴承性能和转子动力学特性进行了实验研究。

本文主要针对波箔气体径向轴承支承转子的运动情况，建立转子局部受力模型，模拟在气膜力和摩擦力共同作用下转子的振动情况。对比在不同转速下的转子轴心轨迹和Poincaré截面图，观察转子在升速过程中出现的混沌运动特征，据此总结出转子非线性运动的规律，为转子动力学的后续研究提供理论依据。

1 转子受力模型

以波箔径向轴承支承的转子段为例，建立其运动模型。该段的横截面如图1所示。图中φ表示轴颈相对于坐标轴的转角，h为气膜厚度，ω表示轴颈转速。转子集中质量为m，x方向和y方向的轴承主刚度分别为kx和ky，交叉刚度为kxy，轴承主阻尼分别为cx和cy，交叉阻尼为cxy。……