趙雪源

相對于剛性氣體軸承和滑動(dòng)軸承，氣體箔片軸承中的徑向間隙是一個(gè)復(fù)雜的概念。當(dāng)箔片軸承中轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為零時(shí)，由于頂箔和波箔的成型精度和部分區(qū)域回彈導(dǎo)致頂箔和轉(zhuǎn)軸表面并不存在明確的徑向間隙。同時(shí)，由于箔片軸承在實(shí)際裝配時(shí)頂箔、波箔和軸承套之間并不能完全貼合，也導(dǎo)致軸承中理論存在的徑向間隙消失，頂箔和轉(zhuǎn)軸表面存在預(yù)載。

圖1 徑向軸承滯回曲線

氣體箔片軸承中實(shí)際徑向間隙可由靜態(tài)循環(huán)載荷實(shí)驗(yàn)測得的滯回曲線和結(jié)構(gòu)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(dāng)變形位移從零開始增加時(shí)，靜態(tài)載荷開始隨變形緩慢增長，基本呈線性變化。當(dāng)變形位移達(dá)到特定值時(shí)，軸承靜態(tài)載荷隨位移變化開始迅速增長，出現(xiàn)明顯的跳躍現(xiàn)象。這是由于位移較小時(shí)軸只需要克服頂箔回彈變形和擠壓軸承結(jié)構(gòu)之間的間隙，所以需要的靜態(tài)力較小，當(dāng)位移較大時(shí)，軸開始擠壓軸承彈性支承結(jié)構(gòu)，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(jié)構(gòu)剛度曲線如圖2所示，結(jié)構(gòu)剛度由軸承在各個(gè)變形位移處的載荷和位移的導(dǎo)數(shù)計(jì)算。當(dāng)單邊變形位移小于40微米時(shí)，剛度曲線存在明顯的低剛度區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)剛度小于0.2 MN/m。當(dāng)軸承變形位移超出此區(qū)域時(shí)剛度迅速增加，在變形為58微米時(shí)達(dá)到2.9 MN/m。結(jié)構(gòu)剛度曲線的低剛度區(qū)域被認(rèn)為是軸承的真實(shí)徑向間隙。根據(jù)分析結(jié)果可得該箔片軸承的單邊徑向間隙測量結(jié)果約為40微米。通過這種方法即可以相對準(zhǔn)確的測量箔片軸承徑向間隙的真實(shí)值。

（來源：公眾號(hào)“軸承和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)”）