Page 4 - 摩擦学学报2025年第5期

638 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

amplitudes and different preload forces on the dynamic characteristics of multi-leaf air foil bearings were studied, as
well as the effects of the hysteresis curve on dynamic loading force and displacement. Experimental results showed that
during the static characteristic experiment, the static loading force and displacement hysteresis curves did not coincide
with each other. The static stiffness increased with the increase in displacement and presented a nonlinear distribution.
When push-pull loading reached the maximum load, the loading direction was reversed, and the stiffness would also
mutate. During dynamic characteristics experiments, the bearing stiffness and damping characteristics obtained by the
two methods in the time domain and frequency domain were similar, proving the accuracy of the data processing
method. Frequency had little effect on stiffness and hysteresis curves. The higher the frequency, the smaller the
damping. Frequency had the most obvious effect on damping. The larger the amplitude, the smaller the dynamic
characteristics of the bearing and the larger the hysteresis curve. The greater the external preload force, the greater the
bearing dynamic characteristics and hysteresis curve. Amplitude and external preload had a certain influence on bearing
stiffness and damping as well as hysteresis curve. The presented experimental data could provide a valuable reference.
Key words: multi-leaf air foil bearing; static characteristics; dynamic characteristics; nonlinearity; hysteresis curve

气体箔片轴承在航空涡轮冷却机、氢燃料电池汽 通过试验研究了合成材料制成的铝箔轴承特性，通过
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车无油压缩机和微型燃汽轮机等具有广泛应用 ，是 建立有限元模型和试验研究了三片式气体箔片轴承
1种通过柔性支撑转子技术来实现自作用的轴承，相 不转时的刚度和阻尼，并研究了装配预紧力对轴承动
[15]
比于传统的滚动轴承，具有无污染、转速高、寿命长 力特性的影响 .
以及摩擦损耗小的特点 . 空气箔片轴承在高速运转 国内对于气体箔片轴承的研究要晚于国外，1982年，
[2]
[16]
时以箔片作为弹性支撑，弹性箔片调整气膜厚度适应 龚焕孙等 进行动压气体箔片轴承试验，试验研究了
受载压力变化，因此，其对转子的对中性要求不高，能 波箔刚度和间隙对摩擦损耗的影响 . 陈伟武等 进行
[17]
够适应不同工况 [3-4] . 气体箔片轴承结构特性不断发展， 了推力气体箔片轴承起浮转速试验，箔片在40 kr/min
从张力式、双层波箔式、多叶式、三瓣式、分段式到现 运转时能长时间运行，但80 kr/min运转时会因高温很
[5]
[18]
在已发展到第4代箔片轴承 . 快失效. 侯予等 通过电涡流位移传感器监测单个箔
国外对气体箔片轴承的研究较早，理论和试验的 片和整体箔片的刚度，并给出了试验值和理论值的误
[19]
研究也较为全面，早在1969年，气体箔片轴承使用在空 差原因，最近侯予等 进一步研究了气膜温度对箔片
[20]
气循环系统中，并在长时间的测试中表现良好，这也是 轴承承载特性影响. 杨利花等 基于复合激振法通过
气体箔片轴承第1次出现在人们视野中. 随后经过冲 试验研究了气体箔片轴承的动态特性，结构表明主刚
[6]
击载荷和振动测试，将其应用在军事领域 ，Heshmat 度和阻尼与频率成反比，交叉刚度和阻尼受频率影
[7]
等 通过试验对比了单叶和多叶型空气箔片轴承，发 响较小，他们进一步研究了箔片-电磁混合轴承的稳
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现多叶型空气箔片轴承刚度具有可变性，将箔片等效 态控制方法 . 冯凯等 针对转子不转工况下，设计
[21]
为线性弹簧模型推导出理论公式，随后通过试验测量 和加工了气体箔片轴承，并搭建试验台进行静动特性
箔片的刚度，并通过光学追踪系统测量箔片的变形， 研究，后来搭建高速重载气体箔片轴承试验台，试验
[23]
[8]
从而验证理论模型的形变 ，后来通过电磁激振器进 台转速可达70 kr/min，加载力可达1 kN . 针对第4代
[9]
行动态试验，测量轴承的刚度和阻尼 . Dellacorte等 [10] 气体箔片轴承，徐奔等 [24] 建立了仿真分析模型，耦
总结大量理论和试验数据用于对轴承承载能力进行 合雷诺方程求解，研究了接触摩擦对箔片刚度的影响.
[25]
评估，提出1种经验法则用来估计轴承承载能力与轴 2023年，王萍等 通过平面跨缝试验研究跨缝过程中
[11]
承刚度和几何尺寸的关系. Rubio等 对有铁氟龙涂 空气静压止推轴承的静态特性和微振动特性.
层的轴承进行试验，并通过改变不同直径的转子给轴 综上所述，上述研究静动态特性的轴承分布在不

承一定预紧力，试验表明箔片变形的非线性特性以及 同类型气体箔片轴承上，随着轴承结构的变化，国内
预紧力对箔片刚度的影响. 不同于转子转动时对轴承 外对气体箔片轴承的研究不管在理论还是在试验上
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的研究，San Andrés等 在转子不转的情况下对金属 都在不断发展. 考虑到第4代气体箔片轴承因其优良
网箔轴承进行了静动态试验研究，随后研究了温度对 的特性具有广泛应用场景，研究其特性具有重要的价
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第2代气体箔片轴承刚度和阻尼的影响 . Zywica等 [14] 值. 而目前对于第4代气体箔片轴承中的多叶型空气