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

开发微型燃气轮机无油箔片轴承的设计理论

基本信息

批准号：
09J06529
负责人：
馮凱
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

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.

在这项研究中，我们提出了一种分析方法，该方法考虑了四个因素的影响：凸起型箔轴承，例如链接弹簧结构，凸起弹性，顶箔的局部变形，凸起相互作用力（包括摩擦力）和组装预付。使用此计算模型，可以获得两个优点：（1）。在先前的计算模型中，我们假设凹凸箔从固定部分呈圆周移动，以便箔是在所有接触表面上都针对固定部分的摩擦力。实际上，接触部分的摩擦力会根据其接收力而变化。在链接弹簧计算模型中，由于弹簧与凸起的相互作用力平行，因此可以直接确定接触部分的摩擦力的方向。（2）。在链接弹簧计算模型中，可以计算出凸起的刚度随变形而降低。通过这种方式，我们提出了一个链接弹簧计算模型，该模型可以考虑上述所有因素。使用此模型，我们使用了轴向，并使用了轴向，并使用了轴向，并使用了轴向，并使用轴向模型来计算凸起的刚度。我们研究了铝箔设计变量对接收器的静态特性和稳定性的影响，并为颠簸型箔轴承提供了设计指南。通过增加凸起的数量，凸起宽度的宽度和一半之间的宽度之比，厚度和箔片的幼体模量，轴承的最大负载能力大大提高。此外，轴承的负载能力几乎不受凸起高度变化的影响。同时，轴承的稳定极限旋转速度随着颠簸数量的增加而急剧降低，但由于其他设计变量而导致的变化不大。此外，使用所提出的模型，如果需要特定的轴承性能，则可以准确预测箔轴承的性能。在这项研究中，设计实验设备的目的是制造箔轴承并验证机械模型。尽管完成了使用铝箔轴承的机械模型的分析，但在箔轴承上进行的实验尚未完成。绘制了实验设备的图纸，并获得了轴承性能系数（例如刚度系数和阻尼系数）的具体知识。