关汗青，冯凯

(1.湖南工程学院 机械工程学院，湖南 湘潭 411104；2.湖南大学 机械与运载工程学院，长沙 410082)

1 概述

气体箔片轴承在20世纪被提出[1]，其结构包含由顶箔、波箔组成的弹性结构和轴承套。因为重力的影响，转子高速旋转时会产生偏心，转子与顶箔表面之间会产生楔形区域，同时由于气体动压效应，进而形成气膜使转子悬浮。气体箔片轴承的润滑介质为环境气体，其具有无油润滑、结构紧凑、免维护和转速高等优势[2]，可以满足高功率密度的微型涡轮机械和分布式能源设备对轴承的需求[3]。然而，在实际应用中，因为气体箔片轴承具有非线性的刚度和阻尼特性，所以其支承转子在高转速下易产生较大的次同步振动[4]，削弱支承转子的稳定性[5]，严重时会造成转子与顶箔碰摩及轴承失效。

为了抑制转子的次同步振幅，研究者通过2种方式对气体箔片轴承进行被动结构改进[6-7](表1)。第1种方式是通过打断气膜的连续性以减少气膜向转子传递的振动能量：文献[8-9]提出了三瓣式气体箔片轴承，通过改变轴承套内壁形状实现三段楔形区域使单峰连续的气膜转变为三峰多段的气膜；文献[10-11]通过在箔片内添加金属垫片形成轴承径向预载以实现三峰多段的气膜，进而改变轴承动态刚度和阻尼特性，抑制转子次同步振幅。然而，金属垫片的厚度选择取决于使用者的工程经验，过大的厚度会造成轴承-转子系统较大的机械损耗；且当垫片的厚度确定后无法实时主动调整，导致轴承的性能无法完美适配变化的设备工况。……