气悬浮轴承

1.箔片动压气体轴承

箔片动压气体轴承利用环境气体作为润滑剂，具有高转速、低摩擦、微振动、无污染、温度适应性好和使用寿命长等优点，目前已成为氢燃料电池汽车、新型制冷系统、航空航天等领域的研究热点。相比静压气体轴承，箔片动压气体轴承具有更好的抗冲击和抗涡动能力，能效更高，但其承载力相对较小。波箔型动压气体轴承是目前应用最为广泛的箔片动压气体轴承。但波箔轴承结构复杂，平箔与气膜、波箔和轴承座间的相互作用涉及到多物理场，轴承-转子系统的气弹固耦合机理尚不明晰，使得箔片轴承的动态特性很难获得准确的理论解，从而限制了箔片动压气体轴承的发展与应用。为解决上述问题，本实验室近年来在以下方面做了有益的探索：

 箔片动压气体轴承的仿真分析

对雷诺润滑方程和兼顾波箔变形的气膜厚度方程进行耦合求解，在气体物性随工质和工况的变化范围内，对气体粘度、箔片弹性模量和泊松比等气固特性参数，波箔结构参数、箔片厚度等对轴承气膜厚度分布、压力分布以及承载能力的影响规律进行数值研究。

 箔片动压气体轴承的实验研究

采用匹配设计的方法设计制造用于支承不同主轴直径的透平膨胀机和离心压缩机转子的箔片动压气体轴承，在轴承性能试验台上测试轴承-转子系统的机械性能，分析转子的临界转速、转子的振幅、不同转速下的轴心轨迹图和时域分布图，研究轴承-转子系统的涡动性和稳定性；进行启停实验，研究轴承的结构、形式、参数和表面涂层对轴承性能的影响。

波箔动压气体轴承结构简图和实物图9

2.静压气体轴承

静压气体轴承具有精度高、无污染、摩阻低、承载力大等优点，被广泛应用于精密机床、透平膨胀机、斯特林发动机/制冷机，以及制冷离心压缩机等设备。相比动压气体轴承，静压气体轴承需要额外的供气系统，但其承载力更大，振幅更小。本实验室对静压气体轴承的研究包含以下内容：

 高速重载静压气体轴承的仿真分析和优化设计

 高速重载静压气体轴承-转子系统的稳定性控制