曹远龙，刘亚春，伍奕桦

(1.南华大学 a.机械工程学院；b.数理学院，湖南 衡阳 421001；2.湖南农业大学 机电工程学院，长沙 410125)

1 概述

箔片气体动压轴承依靠动压气体润滑和箔片结构的变形特性，消除了滑动轴承中的油润滑系统，获得了无油润滑、低耗能、高效率输出等优点，被广泛应用于微型燃气轮机[1]、无油涡轮增压器[2]、燃料电池空压机[3-4]、空气制冷机[5-6]等高性能机械设备中。箔片气体动压轴承由顶箔、波箔和轴承套组成，如图1所示，由于重力作用，转子偏离轴承中心，与顶箔组成收敛域和扩散域，低黏度气体被转子带入收敛域，气体转速降低产生高压气膜支承转子。波箔与顶箔和轴承套相互摩擦而具有一定的弹性刚度和阻尼，可容纳转子的大偏心振动[7-8]。

图1 箔片气体动压轴承结构示意图

然而，箔片结构变形与气膜压力的非线性关系导致预测箔片气体动压轴承的性能非常困难[9]。相关学者对如何建立有效的箔片结构模型预测轴承性能做了一定研究：文献[10]利用轴向刚度相同的刚度系数代替波箔和顶箔，忽略箔片凹陷和摩擦引起的非线性作用，建立并联刚度系数模型，耦合雷诺方程，分析了结构参数(波箔的节距、厚度、间隙等)和运动参数(转速等)对轴承动态特性系数的影响；文献[11]用若干垂直弹簧和水平弹簧等效箔片的径向刚度和周向刚度，提出了一种预测箔片气体动压轴承动态特性系数的有限元方法，分析了频率、轨道尺寸和摩擦因数的影响；……