マイクロガスタービン用高性能動圧型気体フォイル軸受技術研究開発

微型燃气轮机高性能流体动压气体箔片轴承技术研发

基本信息

批准号：
23760132
负责人：
馮凱
金额：
$ 2万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23760132/
关键词：
動圧軸受動特性減衰フォイル軸受高速回転機械機械要素

项目摘要

フォイル軸受は,気体を作動流体とする動圧型すべり軸受である.フォイル軸受には様々な種類が存在するが,その中でもバンプ型フォイル軸受は他の形式のものよりも負荷容量が高いため世界中で注目されている.バンプ型フォイル軸受は薄板を波形に成形したバンプフォイルと,軸受面となる円筒状のトップフォイルの2枚のフォイルで構成される.このバンプフォイルがトップフォイルを弾性的に支持し気体圧力に応じて適当に変形することによって,軸とトップフォイルの間のくさび型隙間を維持する.またフォイル間に生じる摩擦力は安定運動に必要な減衰を主にもたらしている.フォイル軸受は気体を作動流体とするため潤滑油を必要としない.そのため,潤滑油を軸受に供給する補機を排除することができ軸受システムの小型軽量化を図ることができる.その他にも,高速運転,高温低温運転,メンテナンスフリーなどフォイル軸受の使用には多くの利点がある.上記の利点がうまく合わさり,フォイル軸受の利用が進んでいる分野にエアサイクルマシン(ACM)がある.上記したように,フォイル軸受には多くの利点があり実際に利用されている例もあるが,負荷容量と減衰が小さいことから高速一定回転の機器にしか適用できず利用される範囲が限定されている.利用範囲を拡大していくためには,軸受性能を計算により求めフォイル軸受設計のコスト,リードタイムを低減することが重要になる.しかしながら重要な軸受性能の一つである減衰は,その発生に摩擦が関係しているため,非線形な現象であり現在でも検討されている例が少ない.そこで本研究では,実際に第1世代,第2世代バンプフォイル軸受を試作し実験を行うことによって軸受パラメータが減衰に与える影響について調べた.実際の実験では偏角,偏心,プリロードを変化させた実験を行い,それぞれのパラメータが軸受に与える影響を明らかにした.

箔轴承是动态压力类型的滑动轴承，使用气体作为工作流体。铝箔轴承有多种类型，凹凸型箔轴承的负载能力比其他类型更高，因此它们吸引了世界各地的关注。凹凸类型的箔轴承由两种箔纸组成：由波纹薄板制成的凹凸箔和用作轴承表面的圆柱形顶箔。这些凹凸箔在弹性上支撑顶箔，并根据气压适当更改。通过塑造，保持轴和顶箔之间的楔形间隙。箔之间产生的摩擦力主要提供稳定运动所需的阻尼。箔轴承使用气体作为工作液，因此不需要润滑油。因此，可以消除向轴承提供润滑油的辅助设备，从而使轴承系统更小而更轻。此外，使用箔轴承有许多优势，例如高速操作，高温和无维护操作。のです。英语：上述优势良好，使用箔轴承是空气周期机（ACM）。如上所述，铝箔轴承具有许多优势，在某些情况下实际上是使用的。但是，由于负载能力和阻尼很小，因此只能将其应用于恒定高速旋转的设备，并且使用范围受到限制。为了扩大使用范围，重要的是要计算轴承性能并降低箔轴承设计的成本和交付时间。但是，重要的轴承性能之一是与摩擦有关的阻尼是一种非线性现象，今天仍有很少有病例正在研究。因此，在这项研究中，我们通过实际制作第一代和第二代凹凸箔轴承和进行实验来研究轴承参数对阻尼的影响。在实际的实验中，我们进行了实验，其中改变了挠度，偏心率和预紧力，并揭示了每个参数对轴承的影响。