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厚顶箔对波箔轴承承载能力的提升及其承载特性研究

动压气体润滑轴承在高速旋转机械领域有着广泛的应用，尤其是波箔轴承。传统的波箔轴承主要由薄片状顶箔与波箔组成，它具有弹性支承及良好的阻尼。然而由于波箔支承点具有间隔的特性，薄的顶箔在悬空部位在载荷作用下易产生塌陷。本文基于厚板理论与曲壳理论建立了轴承的有限元模型，基于拉格朗日法建立箔片的法向与切向接触模型，研究了具有较厚顶箔的轴承承载特性。同等载荷下的厚顶箔轴承相比薄顶箔轴承显著降低了塌陷程度，以限定的最小气膜厚度评估轴承承载能力，厚顶箔轴承相比薄顶箔轴承具有较大的承载能力提升。研究了波高制造误差对轴承性能的影响，薄顶箔轴承对该误差较为敏感，承载能力受影响较大，而厚顶箔轴承削弱了这一影响，因此厚顶箔轴承具有良好的适应性。进而，厚顶箔轴承与波高沿周向变化的形式相结合，引入了非线性变化的刚度。