マイクロガスタービン用オイルフリーフォイル軸受の設計論の構築

本研究では,バンプ型フォイル軸受の性能予測モデルの手がかりとして,リンク・スプリング構造でバンプを置き換え,バンプの弾性,トップフォイルの局部変形,バンプの相互作用力(摩擦力を含む)及び組み立て予圧の4つの要因の影響を考慮している解析方法について提案した.この計算モデルを用い,以下二つ利点を得られる.(1).今までの計算モデルでは,バンプフォイルが固定部から円周方向に移動することを仮定するため,フォイルの全ての接触面で固定部を指向する摩擦力がある.実際に,接触部の摩擦力は受ける力によって変化する.リンク・スプリング計算モデルでは,ばねがバンプの相互作用力と平行であるため,接触部の摩擦力方向が直接判断できる.(2).リンク・スプリング計算モデルで,バンプの剛性は変形に伴って減少することを計算できる.このように,以上の要因を全て考慮することが可能なリンク・スプリング計算モデルを提案した.このモデルを用い,軸受の静特性と安定性に対するフォイル設計変数の影響を調べ,バンプ型フォイル軸受の設計指針を明示した.バンプ数,バンプ間の幅とバンプ半分の幅の比,板厚及びフォイルのヤング率を増加させると,軸受の最大負荷容量が大幅に向上する.また,軸受の負荷容量はバンプの高さの変化による影響をほとんど受けない.一方,軸受の安定限界回転数はバンプ数の増加につれて急激に低下するが,その他の設計変数の変化によってあまり変わらない.また,提案したモデルを用いれば,具体的な軸受性能が必要である場合には,フォイル軸受の性能を精確に予測することが可能である.そして,本研究ではフォイル軸受の製作と力学モデルの検証を目的とし,実験装置を設計した.フォイル軸受の力学モデルによる解析は完了したが,フォイル軸受の実験を行うには至らなかった.実験装置の図面を書き上げるとともに,剛性係数,減衰係数などの軸受性能に関する係数についての具体的な知識を得た.

本研究では,バンプ型フォイル軸受の性能予測モデルの手がかりとして,リンク・スプリング構造でバンプを置き換え,バンプの弾性,トップフォイルの局部変形,バンプの相互作用力(摩擦力を含む)及び組み立て予圧の4つの要因の影響を考慮している解析方法について提案した.この計算モデルを用い,以下二つ利点を得られる.(1).今までの計算モデルでは,バンプフォイルが固定部から円周方向に移動することを仮定するため,フォイルの全ての接触面で固定部を指向する摩擦力がある.実際に,接触部の摩擦力は受ける力によって変化する.リンク・スプリング計算モデルでは,ばねがバンプの相互作用力と平行であるため,接触部の摩擦力方向が直接判断できる.(2).リンク・スプリング計算モデルで,バンプの剛性は変形に伴って減少することを計算できる.このように,以上の要因を全て考慮することが可能なリンク・スプリング計算モデルを提案した.このモデルを用い,軸受の静特性と安定性に対するフォイル設計変数の影響を調べ,バンプ型フォイル軸受の設計指針を明示した.バンプ数,バンプ間の幅とバンプ半分の幅の比,板厚及びフォイルのヤング率を増加させると,軸受の最大負荷容量が大幅に向上する.また,軸受の負荷容量はバンプの高さの変化による影響をほとんど受けない.一方,軸受の安定限界回転数はバンプ数の増加につれて急激に低下するが,その他の設計変数の変化によってあまり変わらない.また,提案したモデルを用いれば,具体的な軸受性能が必要である場合には,フォイル軸受の性能を精確に予測することが可能である.そして,本研究ではフォイル軸受の製作と力学モデルの検証を目的とし,実験装置を設計した.フォイル軸受の力学モデルによる解析は完了したが,フォイル軸受の実験を行うには至らなかった.実験装置の図面を書き上げるとともに,剛性係数,減衰係数などの軸受性能に関する係数についての具体的な知識を得た.