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气体箔片轴承气热弹耦合理论模型与静态性能研究

轴承是旋转机械装备中的一种基础零部件，它用于支撑旋转轴并减小轴的磨损。与传统的刚性气体轴承相比，气体箔片轴承作为一种具有弹性箔片结构的动压气体轴承，具有寿命长、承载能力大、稳定性强和不对中补偿能力强等特点，近年来越来越受到人们的关注。不过也正是由于箔片轴承具有更加复杂的结构，对其的研究比一般的刚性气体轴承难度更大。为研究箔片轴承的静态性能，基于有限单元理论，使用壳单元建立平箔片和波箔片的三维结构模型，从而考虑结构变形在轴向的变化。然后求解雷诺方程得到作用在箔片上的气膜压力，并与箔片结构模型耦合求解。平箔片和波箔片顶部存在接触，在建立仿真模型时，对接触点的位移进行相应的约束处理。由于气体具有粘性以及气膜存在速度梯度，气膜内部产生热量，通过联立求解气膜的能量方程和转轴热传导方程，建立温度边界条件，得到箔片轴承转子系统的温度分布。通过构建气体箔片轴承的气热弹耦合模型并开展静态性能研究，为箔片轴承的设计和静态行为预测提供理论依据。