箔片式动压止推气体轴承的发展
- 格式:pdf
- 大小:183.46 KB
- 文档页数:2
高温固体自润滑涂层的组织及性能徐娜1,2,常新春2,张甲2,侯万良2,张春智2,全明秀2(1沈阳工业大学 辽宁沈阳 110178 2 中国科学院金属研究所 辽宁沈阳 110016)①摘要:高温固体自润滑涂层由于其极好的附着性及摩擦学性能,已成为箔片空气轴承用高温固体润滑涂层的首选。
本文对国外高温固体自润滑涂层的研究进展进行了综述,重点阐述了该涂层的摩擦学性能,并与本所研制的高温固体自润滑涂层的组织及性能进行了比较。
结果表明,研制的涂层组织结构均匀,涂层结合强度明显高于国外,且低温摩擦学性能优于国外,高温摩擦学性能与国外相当。
关键词:高温固体润滑涂层;摩擦学特性;等离子喷涂Microstructure and Property of High Temperature Solid Self-Lubricanting Coatings Xu Na1,2, Chang Xinchun2, Zhang Jia2, Hou Wanliang2, Zhang Chunzhi2, Quan Mingxiu2(1 Shenyang University of Technology, Shenyang 110178, China2 Institute of Metal Research Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China)Abstract: The high temperature solid self-lubricanting coating with better adhesive property and tribological property is a good candidate to apply for the foil air bearing as solid lubricant coating. In this paper the development of high temperature solid self-lubricanting coating, especially on the tribological property, was summarized, and compared to microstructure and property of high temperature solid self-lubricanting coating fabricated by IMR. The results show that compared to coating reported by abroad, the coating studied here possesses uniform microstructure, higher adhesive strength, good low and high temperature tribological property.Key words: High Temperature Solid Lubricanting Coating; Tribological Property; Plasma Spray箔片空气轴承是动压气体轴承的主要形式,因其正常高速运行时以周围的空气作为润滑剂,大大拓宽了轴承的工作温度和速度,但是,在起动和停车阶段,由于速度低不足以形成气膜,致使轴和箔片之间产生滑动接触,引起严重磨损。
轴承理论研究、设计方法的新动向1.前言滚动轴承作为重要的工业基础件,是各种机械中传递运动和承受载荷的重要支承零件。
它有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑,标准化、系列化、通用化水平高、适用范围广、使用寿命长、可靠性高以及维护保养简便等一系列特点,是一种包含了丰富技术内涵的机械产品。
各类主机的工作精度、性能、寿命、可靠性和各项经济指标,都与轴承有着密切的关系。
自1880年英国率先生产轴承至今,世界轴承工业,从无到有、由小到大,已经走过了漫长的124年的历程。
随着科学技术的不断进步,各类主机对轴承提出了越来越高的要求,这些要求不仅促进了轴承工业的发展,研制和生产出许多特殊种类的轴承,同时也极大地推动了轴承理论研究和设计方法的不断创新。
目前,一些世界著名的轴承公司,如瑞典的SKF公司、德国的FAG公司、日本的NSK公司等,非常重视轴承理论和设计方法的研究,设有专门的研究机构从事此项工作。
一些研究成果被国际标准化组织编制成国际标准。
2、轴承理论的发展动态⑴、轴承寿命理论的发展动态在滚动轴承发展的初期,轴承寿命的评价是以经验为依据的,直到二十世纪四十年代中期瑞典的G.Lundberg和A.Palmgren发表了轴承疲劳失效理论后,才结束了滚动轴承寿命评估的经验时代。
Lundberg-Palmgren的寿命理论是在Hertz接触理论、Weibull材料强度统计理论和大量实验基础上建立起来的。
其理论可表述为:L10=(C/P)M;式中,可靠度为90%时轴承的额定寿命,(106r);C-额定动载荷,(N);m-幂指数,对球轴承和滚子轴承分别为3和10/3。
1962年,国际标准化组织ISO 将经典的L-P公式作为轴承额定动载荷与寿命计算方法标准列入ISOR281中。
1960~1980年间,由于材料技术、加工技术、润滑技术的进步和,轴承寿命有较大提高,ISO适时地给出了含有可靠性、材料、运转条件和性能等修正系数的寿命计算公式,并列入ISOR281/1。
《过程流体机械》思考题参考解答2 容积式压缩机☆思考题2.1 往复压缩机的理论循环与实际循环的差异是什么?☆思考题2.2 写出容积系数λV 的表达式,并解释各字母的意义。
容积系数λV (最重要系数)λV =1-α(n1ε-1)=1-⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛110ns d S p p V V (2-12)式中:α ——相对余隙容积,α =V 0(余隙容积)/ V s (行程容积);α =0.07~0.12(低压),0.09~0.14(中压),0.11~0.16(高压),>0.2(超高压)。
ε ——名义压力比(进排气管口可测点参数),ε =p d / p s =p 2 / p 1 ,一般单级ε =3~4;n ——膨胀过程指数,一般n ≤m (压缩过程指数)。
☆思考题2.3 比较飞溅润滑与压力润滑的优缺点。
飞溅润滑(曲轴或油环甩油飞溅至缸壁和润滑表面),结构简单,耗油量不稳定,供油量难控制,用于小型单作用压缩机;压力润滑(注油器注油润滑气缸,油泵强制输送润滑运动部件),结构复杂(增加油泵、动力、冷却、过滤、控制和显示报警等整套供油系统油站),可控制气缸注油量和注油点以及运动部件压力润滑油压力和润滑油量,适用大中型固定式动力或工艺压缩机,注意润滑油压和润滑油量的设定和设计计算。
☆思考题2.4 多级压缩的好处是什么?多级压缩优点:①.节省功耗(有冷却压缩机的多级压缩过程接近等温过程);②.降低排气温度(单级压力比小);③.增加容积流量(排气量,吸气量)(单级压力比ε降低,一级容积系数λV 提高);④.降低活塞力(单级活塞面积减少,活塞表面压力降低)。
缺点:需要冷却设备(否则无法省功)、结构复杂(增加气缸和传动部件以及级间连接管道等)。
☆思考题2.5 分析活塞环的密封原理。
活塞环原理:阻塞和节流作用,密封面为活塞环外环面和侧端面(内环面受压预紧);关键技术:材料(耐磨、强度)、环数量(密封要求)、形状(尺寸、切口)、加工质量等。
静压轴承与动压轴承1.静动压轴承的工作原理先启动供油泵,油经滤油器后经节流器进入油腔、此时在主轴颈表面产生一层油膜,支承、润滑和冷却主轴,由于节流器的作用油液托起主轴,油经回油孔通过回油泵回至油箱。
然后启动磨头电机,主轴旋转。
利用极易产生动压效应的楔形油腔结构,主轴进入高速稳态转动后,形成强刚度的动压油膜,用以平衡在高速运行下的工作负载。
l 结构形式及特点: 整体套筒式结构,安装方便; 高精度:由于承载油膜的均化作用,使主轴具有很高的旋转精度: 主轴径向跳动、轴向窜动≤2μm;或≤1μm 高刚度:由于该轴系的独特油腔结构,轴承系统在工作时,主轴被一层压力油膜浮起,主轴未经旋转时为纯静压轴承,主轴旋转时由于轴承内孔浅腔的阶梯效应使得轴承内自然形成动压承载油膜,因而形成具有压力场的动压滑动轴承,该结构提高了轴承的刚度;轴向刚度可达到20—50kg /1μm;径向刚度可达到100kg /1μm 高承载能力:由于动压效果靠自然形成,无需附加动力,使得主轴承载能力大大提高。
长使用寿命:理论为无限期使用寿命,在正常使用条件下,极少维修.2.动压与静压SKF轴承特点及应用选例磨床主轴进口轴承除采用滚动轴承外,一般常用的是动压滑动轴承,其特点是运动平稳,抗振性好,回转速度高。
但动压滑动轴承必须在一定的运转速度下才能产生压力油膜,实现纯液体摩擦,因此不适用于运转速度低的主轴部件,例如工件头架主轴等。
另外,主轴在启动和停止时,由于速度太低,也不能建立压力油膜,因而不可避免地要发生轴颈和轴承金属表面的直接接触,引起磨损。
同时启动力矩较大,NSK轴承容易发热。
主轴在运转过程中,轴心的偏移将随外载荷和转速等工作条件不同而不同,旋转精度和稳定性有一定限制。
静压轴承则不同,由于它是靠外界液压系统供给压力油形成压力油膜的,且油膜刚度决定于轴承本身的结构尺寸参数以及节流器的性能等,与主轴转速外载荷无关,因而可以保证轴承在不同的工作情况下都处于稳定的纯液体摩擦状态,轴承磨损很小,可长期保持工作精度。
第58卷0引言电解铜箔主要用于制作印刷电路板(PCB )的导电材料———覆铜板(CCL )、锂电池的电极材料,广泛应用于家电、通讯、计算机、汽车等产业[1]。
工业电解铜箔生产采用辊式连续电解法,其基本工艺流程如图1所示。
生产设备为生箔机组,主要包括生箔机、阴极辊和表面处理机三个关键设备[2]。
电解铜箔生产品质与生箔机组设计制造水平密切相关。
生箔机主要分为标准箔生箔机和锂电箔生箔一体机。
如图2所示,锂电箔生箔一体机是近些年出现的专门用于锂电池铜箔生箔和防氧化处理的主要设备。
生箔机主要由阳极槽、阴极辊主驱动装置、阴极辊导电装置、在线抛光装置、在线切边及切边自动收卷装置、收卷装置、机架、供液装置、烘干装置、电控系统等组成。
锂电箔生箔一体机还包括防氧化处理的生箔酸洗及水洗装置、钝化装置等。
1生箔机市场现状目前,生产电解铜箔装备生箔机的国家主要有日本、美国、韩国等,如日本N I PPO N 、三船株式会社、韩国人与科技有限公司(PN T )和美国耶兹公司等。
国外企业研制铜箔装备较早,在设备研发设计及生产制造工艺上均已非常成熟。
经过多年的优化革新均已具备优异的性能,在电解铜箔装备市场上占有很大的市场份额,但这些厂家的生箔机价格比较昂贵。
国内生产生箔机的主要企业有西安航天源动力工程有限公司、上海洪田机电科技有限公司、西安泰金工业电化学技术有限公司、上海昭晟机电设备有限公司、上海洪田机电科技有限公司及西安航天动力机械有限公司。
国内的生箔机技术是从仿制日美产品开始发展起来的,借鉴吸收国外技术的基础上,收稿日期:2022-12-23;修订日期:2023-01-20作者简介:陈浩(1990—),男,工程师,从事材料成形技术研究电解铜箔生产装备生箔机技术现状与发展趋势陈浩,尚勇,徐浩天,宋泽彬(西安航天动力机械有限公司,陕西西安710025)摘要:电解铜箔主要用于制作印刷电路板(PCB )的导电材料———覆铜板(CCL )、锂电池的电极材料。
文章编号: 1005—0329(2004)10—0046—04空气制冷机在飞机空调系统中的应用林韶宁,夏 葵,李 军,孙 烨,侯 予,陈纯正(西安交通大学,陕西西安 710049)摘 要: 介绍了应用于飞机空调系统的空气制冷机系统,对其循环制冷系统、除水去湿技术和航空涡轮冷却器的发展进行了分析,并指出了今后的发展趋势。
关键词: 空气制冷机;飞机空调;发展趋势中图分类号: T B65 文献标识码: AApplication of Air R efrigerator in Aircraft Air Condition SystemLI N Shao2ning,XI A K ui,LI Jun,S UN Y e,H OU Y u,CHE N Chun2zheng(X i’an Jiaotong University,X i’an710049,China)Abstract: The air refrigerator applied in aircraft air condition system is introduced.The developments of air cycle refrigeration system, the dehumidification technology and air cycle machines are analyzed.Along with it,the future trends are pointed out.K ey w ords: air refrigerator;aircraft air condition;development trend1 前言20世纪40年代以来,随着飞机制造技术的迅速发展,由重量较轻的透平涡轮和高效紧凑式换热器组成的空气制冷机以它的轻巧、体积小、易维护和制冷工质为空气、制冷量易调节等特点,使空气制冷机成为飞机空调系统的最佳选择。
弹簧支撑多叶油润滑箔片轴承动态特性研究作者:张广辉胡丽国解亮等来源:《振动工程学报》2013年第06期摘要:以提高油润滑箔片轴承承载力为目的,提出了一种新型带有弹簧弹性支撑结构的多叶箔片轴承;基于卡式定理建立了弹簧支撑箔片结构弹性变形模型,给出了弹性支撑结构与悬臂弯曲梁的整体柔度矩阵;通过有限差分法求解了稳态不可压润滑雷诺方程,获得了给定转速、给定载荷下轴承的静平衡位置;基于扰动法获得了该轴承的动态雷诺方程,并通过数值仿真研究该新型箔片轴承的动力学特性,分析了弹簧支撑结构箔片轴承刚度和阻尼随Sommerfeld系数、载荷的变化规律。
搭建了油润滑多叶箔片轴承动态特性的试验台,并开展了相应的实验验证研究。
结果表明,随着载荷的增加,主刚度、主阻尼均减小;实验测得的动力特性系数普遍比理论计算值大,趋势相近。
关键词:机械振动;多叶油润滑箔片轴承;弹簧支撑;刚度系数;阻尼系数中图分类号: TH113.1; TH133.37文献标识码: A文章编号: 10044523(2013)06080708引言随着动力机械向大功率,高能量密度的趋势发展,需要转子工作在更高的转速下。
箔片轴承采用柔性表面及弹性支撑结构取代刚性表面,并在支撑结构中引入摩擦、阻尼,使得箔片轴承承载结构会根据转速、载荷的变化做出相应的调整,体现较强的适应性与抗冲击能力。
因此箔片轴承具备高转速、高稳定性、抗振动和冲击能力强的特点。
箔片轴承通常采用空气作为润滑介质,由于空气的可压缩性,使得空气箔片轴承承载能力较低;油润滑轴承虽然承载能力较大,但是在高速时存在失稳问题;油润滑箔片轴承能够在保证较大承载能力的同时稳定性较好,因此受到研究人员的关注。
2009年,刘占生首次对油润滑的多叶箔片轴承进行实验研究,油润滑可有效地降低对箔片材料和镀层的要求,实验证实了油润滑多叶箔片轴承具有较强稳定性,耐摩擦能力,并具有一定的抗冲击性能[1]。
在研究过程中发现,单纯的悬臂多叶箔片结构形式下箔片轴承承载力相对较弱,因此本文提出了弹簧支撑多叶箔片油润滑轴承结构形式。
箔片式动压止推气体轴承的发展熊联友侯予王瑾刘井龙(西安交通大学低温工程研究所陈纯正
71X(抖9)
{摘要:本文简要回顾了箱片式动压止推气体轴承的发展历史详细介绍了箔片式动压止推气体轴承的主要类型及研究状况关键词:动压气体轴承箔片轴承止推轴承
l
TheDveloPmeltofAerodynamicFoilThurstBearingXIOngUangyouHouYuWangJinUuJignlongChenChunzheng(Isnt彻teofC叮卿icnE峪暇irgn兀aniJaotognUinve玲iyt)Ah由旧d:仆edved呷m即tofifol如翅t悦画ngi,ibrvenervi娜曰饭s七uc恤tyepadninv悦石脚i朋por『essofcBF(C溯叩hantioFlB即`ng)aerid即送州
刃inde面1
5
为甲肋成:歇廿一侧油呜G留B圈的此F加】D图
对嗯lh门眺D,d
飞
箔片轴承最早是在1928年出现的由于箔片轴承具有稳定性高耐振动耐冲击对转子不同心度不敏感对环境无污染等优点因此自从箔片轴承问世以来箔片轴承得到了不断发展尤其是箔片径向轴承国外学者开发了许多不同结构型式的箔片径向轴承如悬臂型波箔型平箔型等但箔片止推轴承的出现却相对较晚直到本世纪70年代才开发出几种箔片止推轴承主要有螺旋槽型(C胡vel叭沁)管支承型(TObularSu二耳旧rt)悬臂型(Cantilever肠伴)波箔型(uBmPyT洋)及平箔型(lPate一oFil1勿叩)其中悬臂型及波箔型箔片止推轴承已广泛应用于透平膨胀机燃气涡轮涡轮增压器涡轮制冷机离心式压缩机高速离心泵高速风机等高速旋转机械取得了良好的经济效益1箔片止推气体轴承的类型(l)螺旋槽型(c阴veyT详)[’3〕(2)管支承型(叭山ularSup
即
rt
图2所示管支承型箔片止推气体轴承是由美国的sGary
于
1980年发明并获得专利该止推轴承由若干扇形箔片和管状弹性支承元件组成弹性支承元件是由若干弹性金属小管平行放人一个网状支架而形成箔片组件一
固定且有一预气楔角以产生动压效应阻尼的大小可通过在一些或全部的管支承元件的管内充填阻尼材料而改变刚度的大小可图2管支承型箔片
止推气体轴承
如图1所示螺旋槽型箔片止推气体轴承是由美国的LUcht于1978年发明并获得专利这种轴承包括一个约01一02~厚刻有螺旋槽的柔性箔片它支承在一个蛛网状弹性组件上(isnder-spirgn)螺旋槽槽深约为轴承间隙的3倍这种轴承的气膜间隙近似于刚性螺旋槽止推气体轴承的间隙分布但由于它又是支承图1螺旋槽型箔片在弹性组件上的柔性箔片因而止推气体轴承能较好地适应止推盘的扭曲变形及不对中Uhct将一个外径为此99~内径为必巧8~的螺旋槽型箔片止推气体轴承用来替换原来的静压止推气体轴承在轴向载荷130N的情况下成功地将转子一轴承系的失稳转速从27(X旧r/而n提高到5仪众)r/而on2仪X)年第3期通过改变管支承元件的尺寸及结构形式来调节(3)悬臂型(Cantilveerl兮ep)〔,7」悬臂型箔片轴承是由美国的Ga吮tt公司发明并获得专利悬臂型止推箔片轴承如图3(a)所示各箔片设计成扇形顺序排列在一个圆环状平板上其下
部对准着一个弹性支承元件箔片自由端被翘离底板与推力盘之间构成一个斜楔悬臂型止推箔片轴承最初应用在a犯in盯27的空
调系统上1972年美国空军为将这种止推箔片轴承应用在燃气透平上进行了可行性研究随后于1973年开始进行试验研究在7AD轻型攻击机的涡轮喷气发动机上考察了悬臂型止推箔片轴承的稳定性能该箔片轴承在72X(X)r/而n的工作转速下连续运行了
sh并进行了135次启停试验为了进一步解决悬臂
止推箔片轴承的实用问题美国空军又在轴承的承载性能材料选择及镀层方面开展了系统的研究到
目
前为止悬臂型止推箔片轴承已广泛应用于B
oe
i嘟575麦道cD一105等飞机的航空透平及燃气透平
上图3(b)是另一种类型的悬臂型止推箔片轴承该箔片轴承由许多箔片元件相互搭接构成箔片元件
7蘸赢赢纂杨鑫蕊痴
(a)(b)
图3悬臂型箔片止推气体轴承(4)波箔型(Bu呷yTpe)[8”〕波箔型箔片止推气体轴承最早是在70年代末发展起来的如图4所示其结构与径向波箔轴承类似由平箔和波箔组成平箔设计成扇形支承在波箔上箔片组件一端固定另一端自由固定端比自由端稍低以形成预气楔角1980年Gray改进了弹性元图6波箔止推气体轴承(多级波箔)1984年eHhsalnt还开发了另一种多级支承的波箔止推轴承如图7所示该轴承由一层波箔和多层平箔构成各层平箔沿周向方向的长度不同波箔的节距波高沿止推轴承周向方向不同这样的结构使得箔片止推轴承各部分的结构刚度不同从而可以优化轴承的结构刚度同时波箔和除最顶层外的各级平箔沿周向方向被分隔成条状这样就能更好的适应
转子的不对中及止推盘的扭曲变形为进一步提高轴承的性能Heshmat又开发了多级平箔一多级波箔结
构的波箔止推轴承如图8所示该轴承综合了前面
几种结构的优点使得其承载能力有了较大提高eHsfunat设计的一个外径为句37~内径为
妇
81
~
的多级平箔一多级波箔箔片止推轴承在8〕XX)r/而n的转速下其承载能力超过了
巧
8
6k
pa
赢曝
图4波箔型箔片止
推气体轴承
件结构采用双层波箔结构1984年GLAgm
认
a也
提出了类似的结构如图5所示弹性元件由两层波
箔和一层平箔组成平箔将两层波箔分隔这样的弹性元件相当于两个串联的弹簧因此在相同的结构刚度下双层结构箔片元件的厚度可以比单层结构的大这解决了以往为了减小箔片轴承结构刚度而不得
不采用较薄的箔片所带来的弹性箔片屈服极限低的问题同时便于进一步降低箔片轴承结构刚度更好地适应转子的不对中效应
自气骊醚尸
咫狸曦彝汾班
夕
脚哪哪.口....口口甲口
崛巍蘸赢涵
00荞启少图7波箔止推气体轴承图8波箔止推气体轴承(多级平箔)(多级平箔一波箔)(5)平箔型(lPate一ioFlType)[”]
197年西安交通大学开发了一种新型结构的平
箔式箔片止推气体轴承如图9所示该轴承的轴承
座由若干轴瓦组成箔片元件固定在轴瓦上箔片元件由两层粘接有若干细铜丝的扇形箔片组成;铜丝按
照一定方式排列两层箔片在末端粘接在一起我们设计的一个外径为必19~内径为此~的平箔箔片止推轴承在1《XX)r/而n的转速下获得的最高承载力已达
科IN
图5双层波箱箔片止推气体轴承1981年Hesllamt开发了多级支承的波箔止推轴
承进一步提高了箔片止推轴承的综合性能如图
6
所示该轴承由一层平箔和两层或多层波箔构成平箔的一端焊接在定位块上另一端为自由端;波箔在
靠近定位块的一端自由另一端同平箔的自由端焊接
在一起各级波箔相互叠放在一起它们的波高不同因而刚度也不同靠近平箔的波箔的刚度最小其余各级波箔的刚度依次增大在较小的轴承载荷
下最顶层的波箔最先变形当载荷大到一定值时它和下一级波箔接触此时这两级波箔相当于两个并联的弹簧因而其结构刚度增大以适应增大的轴承载荷载荷越大参与并联的波箔弹性元件越多轴承的结构刚度也越大
8
L公之二三入仁二l
罕井荞攀年琴李马
魂砚夕电砂
,
图9平箔箔片止推气体轴承2箔片止推气体轴承的理论研究概况〔
’415〕
同箔片径向轴承相比对箔片止推轴承的理论研究较少研究范围也大多局限在分析箔片止推轴承的静态性能上
1983年HeHs
l
lnul等在止推箔片轴承结
构刚度
均匀分布的假设下导出了轴承气膜间隙厚度与轴承结构刚度分布及压力分布的关系与eRynolds方程进
行祸合求解利用差分法求得了止推箔片轴承的静特性并用准静态假设法求得了止推箔片轴承的轴向刚
度
《润
滑与密封》