氢氧涡轮泵用箔片轴承的试验研究滴丸机花园专业染料白金首饰铬铁z

氢氧涡轮泵用箔片轴承的试验研究

【论文摘要】轴承问题是氢氧发动机涡轮泵研制过程中遇到的关键技术之一，往往由于轴承的故障导致试车的失败。因此，这个问题一直是有关人员十分关心和重视的。箔片轴承具有高速、长寿命、高可靠等特点，就它的性能、结构与工作原理、设计方案理论计算及试验结果进行了叙述，期望用箔片轴承取代现在在火箭发动机涡轮泵上应用的滚珠轴承。

Experiment and Research of Foil Bearing for LH2/LOX Turbo-Pump

Ding Zengjie

(Beijing Institute of Liquid Rocket Engine ,Beijing, 100076）

Abstract Bearing is one of technical cruxes in development of LH2／LOX engine turbo-pump． Breakdowns of bearings may often lead to fai1ure of engine test. Therefore， the question is extremely concerned by the researchers. It is reported that boil bearing possesses many features，such as ， higher speed， longer life-span and higher reliability, etc. The paper recounts the performance, structure， work principle，theoretical computation of design schenme and experimental result of boil bearing. It is expec即便抛弃ted that foil bearing is substituted for ball bearing used in present turbopumps.

Key Words Metal foil,Liquid bearing,Turbine pump，Test scheme design.

1 问题的提出

轴承问题是氢氧发动机涡轮泵研制过程中遇到的关键技术之一，往往由于轴承的故障导致了试车的失败。因此，这个问题一直是有关人员十分关心和重视的。

本专题属于世界前沿技术跟踪研究项目。美国联讯公司（Allied Signal)在这方面做了许给夹具的设计增加了难度多工作。据称，箔片轴承具有高速、长寿命、高可靠等特点，轴承的这些特点是火箭发动机涡轮泵所渴求的。基于这种情况，我们把研究的最终目标定位于用箔片轴承取代现在涡轮泵上应用的滚珠轴承。

2 箔片轴承的结构和工作原理

箔片轴承是一种自作用的流体动压液膜轴承。箔片轴承的结构如图1所示。其主要构件是围绕着轴斜运动饮料跨、重叠、均匀地排列着的一组箔片，箔片的弯边一端与轴承座沟槽相箝，防止箔片沿周向滑动。这校校通些箔片具有特定的曲率半径和厚度，当轴不转动时，箔片与轴保持接触；当轴工作时，轴和箔片之间形成楔形液膜使目前市场上的电子万能实验机传感器的类型有S型、轮輻式箔片与轴分离。为了解决转柱面镜轴在启动、关机的过程中的摩擦、磨损问题，在箔片与轴接触的工作面上涂（镀）有自润滑层。资料介绍，这种自润滑层在实验室用空气进行了100 000次启动、关机试验，效果良好。

相对液膜来说，箔片刚度较低。为了调节位移偏差或温度变形，箔片可以挠曲。这一特性非常适用于低温运行。在这一方面，箔片轴承较其他刚性几何结构的液膜轴承优越得多。此外，低刚度的箔片与较之箔片轴承有更大刚性的轴相配合，能使得轴系在第1、第2临界转速下转子振型呈刚体型，与转子设计转速相比，一、二阶临界转速是非常低的，但第3阶临界转速却比设计声压计转速高得多。典型的转子临界转速和动态响应特性曲线见图2。由图可见，在第1、第2临界转速与第3临界转速之间提供了一个很大的无临界转速的运行范围。

图2 转子动态响应与机构转速比较

在箔片轴承中，挤压液膜形成了很好的阻尼，该阻尼和重叠箔片相互接触处以及轴承座支承处形成的库仑摩擦是相同的。实验测得的箔片轴承阻尼特性见图3。由图可见，箔片轴承的阻尼比流体静压轴承的阻尼要大。

图3 箔片轴承的阻尼特性

由于箔片特有的良好的柔韧性和阻尼特性，箔片轴承具有良好的抗振性能。资料介绍，采用箔片轴承的机械己成功地承受了100 g的振动载荷。

箔片轴承对质量不平衡力不敏感。在涡轮泵里，箔片轴承所需冷却流量一般小于泵流量的1％，这比流体静压轴承少得多。

箔片轴承作为轴承的一个新品种，具有许多优点：

a) 机械设计简单，生产费用低；

b) 在工作范围内没有临界转速的困