趙雪源

相對于剛性氣體軸承和滑動軸承，氣體箔片軸承中的徑向間隙是一個復雜的概念。當箔片軸承中轉軸的轉速為零時，由于頂箔和波箔的成型精度和部分區域回彈導致頂箔和轉軸表面并不存在明確的徑向間隙。同時，由于箔片軸承在實際裝配時頂箔、波箔和軸承套之間并不能完全貼合，也導致軸承中理論存在的徑向間隙消失，頂箔和轉軸表面存在預載。

圖1 徑向軸承滯回曲線

氣體箔片軸承中實際徑向間隙可由靜態循環載荷實驗測得的滯回曲線和結構剛度曲線得到。箔片軸承的滯回曲線如圖1所示。在圖1中，當變形位移從零開始增加時，靜態載荷開始隨變形緩慢增長，基本呈線性變化。當變形位移達到特定值時，軸承靜態載荷隨位移變化開始迅速增長，出現明顯的跳躍現象。這是由于位移較小時軸只需要克服頂箔回彈變形和擠壓軸承結構之間的間隙，所以需要的靜態力較小，當位移較大時，軸開始擠壓軸承彈性支承結構，需要的作用力開始迅速增大。

圖2 徑向軸承剛度曲線

由滯回曲線得到的軸承結構剛度曲線如圖2所示，結構剛度由軸承在各個變形位移處的載荷和位移的導數計算。當單邊變形位移小于40微米時，剛度曲線存在明顯的低剛度區域，在此區域內剛度小于0.2 MN/m。當軸承變形位移超出此區域時剛度迅速增加，在變形為58微米時達到2.9 MN/m。結構剛度曲線的低剛度區域被認為是軸承的真實徑向間隙。根據分析結果可得該箔片軸承的單邊徑向間隙測量結果約為40微米。通過這種方法即可以相對準確的測量箔片軸承徑向間隙的真實值。

（來源：公眾號“軸承和轉子動力學”）