Page 130 - 《振动工程学报》2026年第3期

730 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

表 2 气体箔片轴承结构参数
Tab. 2 Structural parameters of gas foil bearing
参数 值 参数 值
轴承内径/mm 50.3 波箔高度/mm 0.5
轴承外径/mm 60 波箔片波距/mm 3.75

轴承长度/mm 31 波箔半波长度/mm 1.5
平箔厚度/mm 0.2 转子与顶箔间隙/μm 150
-1
波箔厚度/mm 0.1 极限转速/(r·min ) 65000
波箔个数 36 极限温度/℃ 650
弹性模量 E b /GPa 207 泊松比 v b 0.3
1.932× 1.013×
气体黏度 η/(Pa·s) 环境压力 p a /Pa
10 -5 10 5

间隙为 150 μm，驱动电机与转子之间采用尼龙绳连

接。滚动轴承径向承载能力强，安装在转子质量较
大的一端，主要支撑转子自重。同时，滚动轴承游隙
小，将其安装在驱动电机一端，保证滚动轴承与转子
同轴。气体箔片轴承与转子之间存在间隙，且其径
向承载能力差，故将气体箔片轴承安装在转子质量
小且远离驱动电机的一端。滚动轴承⁃气体箔片轴
承混合支承结构设计如图 2 所示，在试验开始前，对
注：o 为转子中轴线； η r 为转子平行不对中度； ω r 为转子自转角速度；
图 2 所示结构（不含气体箔片轴承）进行动平衡，在 φ i 为转子角度不对中度。
锁紧螺母处进行去重，以消除不平衡量。 图 3 角接触球轴承内环不对中示意图
Fig. 3 Schematic diagram of angular contact ball bearing
inner ring misalignment

轴系高速旋转；设置采样频率为 20 kHz，转速范围
为 0~26000 r/min。从 0~16000 r/min 为连续升速
注：1 为气体箔片轴承；2 为转子；3 为深沟球轴承。 过程，升速总时间为 16 s，升速率保持不变。转速达
图 2 滚动轴承-气体箔片轴承混合支承结构设计图 到 16000 r/min 后 ，分 别 在 16000、18000、20000、
Fig. 2 Drawing of a rolling bearing-gas foil bearing hybrid
22000 和 26000 r/min 各保载 5 min。采用电涡流位
support structure
移传感器实时采集转子 x（水平）和 y（垂直）方向的
在滚动轴承⁃气体箔片轴承混合支承条件下，滚 振幅数据，电涡流位移传感器实际安装位置及其编
动轴承运转过程中受到径向载荷的作用，同时由于 号如图 4 所示。
气体箔片轴承定心位置动态变化，滚动轴承内环将
出现动态不对中现象，主要表现为平行不对中和角
度不对中，如图 3 所示，这对该转子系统的运行稳定
性提出了较大挑战。

1. 2 试验台搭建及试验方法

为了获取混合支承转子系统的运行特性，搭建
了试验平台以用于开展研究。试验平台由动力系
统、空气系统、滑油系统、加热系统、控制系统、数据
图 4 电涡流位移传感器安装位置示意图
采集系统和冷却水系统组成。将混合支承转子结构 Fig. 4 Schematic diagram of the installation location of the
安装在试验平台上，启动电机，由高速电机驱动试验 eddy-current displacement sensors