Study on Ultra-High-Stability of Herringbone-Grooved Aerodynamic Journal Bearings with Nonlinear Viscoelastic Elements

非线性粘弹性元件人字形槽气动轴颈轴承超高稳定性研究

• 批准号: 21860076
• 负责人: MIYANAGA Norifumi
• 金额: $ 1.71万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21860076/
• 关键词: 非線形粘弾性; 同定; ヘリングボーン軸受; 気体軸受; 超高速; 安定性; 自励振動; ホワール; 超高速回転; 非線形; 粘弾性

This study optimized the viscoelastic elements supporting a bearing and proposed the herringbone-grooved aerodynamic journal bearing that can support a rotating shaft without whirl instability even at ultra-high-speed rotational region. In this study, O-rings were used as the viscoelastic elements. This study, first of all, identified the stiffness and the damping coefficients of O-rings under bearing supporting for different materials, temperatures and deformation ratios. Next, the results were formulated by the empirical formula and their nonlinearities were mathematically evaluated. Subsequently, the stability threshold of the bearing system is predicted using the empirical formula and compared with the experimental results. Finally, the design guilds for increasing the stability threshold of the bearing system were clarified by reference to the empirical formula.

本研究针对轴承粘弹性支撑元件进行优化设计，提出一种人字形槽动压轴承，该轴承即使在超高速旋转区域也能支撑旋转轴而不产生涡动失稳。在这项研究中，O型环被用作粘弹性元件。本研究首先辨识出不同材质、温度及变形率下O形圈在轴承支撑下的刚度与阻尼系数。然后，用经验公式对结果进行公式化，并对它们的非线性进行数学评价。最后，利用经验公式对轴承系统的稳定阈值进行了预测，并与实验结果进行了比较。最后，结合经验公式，阐明了提高支承系统稳定阈值的设计准则。

项目成果

軸受支持Oリングの温度依存性がヘリングボーン動圧気体軸受の安定性に及ぼす影響

轴承座O型圈温度依赖性对人字形动压气体轴承稳定性的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: Kentaro Iwashita;Zhishen Wu;Takuya Hashimoto;福井孝太郎,迎田美和,榊原菜々,草野世大,誉田雅彰,高西淳夫;中嶋誠二;宮永宜典,富岡淳
• 通讯作者: 宮永宜典,富岡淳

軸受支持要素の温度特性を考慮したヘリングボーン動圧気体軸受の安定性(第2報,理論的検討)

考虑轴承支撑元件温度特性的人字形流体动压气体轴承的稳定性（第二次报告，理论研究）

• 发表时间: 2011
• 期刊: 設計工学 46,8(in press)
• 作者: 淺木大明;他;A.Kawanami;宮永宜典,富岡淳
• 通讯作者: 宮永宜典,富岡淳

Stability Threshold of Herringbone-Grooved Aerodynamic Journal Bearings with Considering Deformation ratio of O-rings

考虑O形圈变形率的人字形沟槽气动轴颈轴承稳定性阈值

• 发表时间: 2010
• 作者: Miyanaga N.;Tomioka j.
• 通讯作者: Tomioka j.

外部弾性・減衰要素の周波数依存性を考慮したヘリングボーン動圧気体軸受の安定性

考虑外部弹性和阻尼元件的频率依赖性的人字形流体动力气体轴承的稳定性

• 发表时间: 2011
• 期刊: 設計工学 46,4
• 作者: 福井孝太郎;大金林太郎;鈴木悠人;高西淳夫;誉田雅彰;宮永宜典,富岡淳
• 通讯作者: 宮永宜典,富岡淳

ヘリングボーン動圧気体ジャーナル軸受におけるコニカルモードの安定限界特性(第2報,非線形軌道法による検討)

人字形流体动压气体轴颈轴承圆锥模态的稳定性极限特性（第二次报告，非线性轨迹法研究）

• 发表时间: 2009
• 作者: 牧原克典;山根雅人;森澤直也;松本和也;池田弥央;東清一郎;宮崎誠一;富岡淳,宮永宜典
• 通讯作者: 富岡淳,宮永宜典