动压气体止推箔片轴承结构优化研究

doi:10.3901/JME.2025.05.308

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (5): 308-322.doi: 10.3901/JME.2025.05.308

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动压气体止推箔片轴承结构优化研究

王永亮¹, 林振霞², 张阔³, 张明锋⁴, 刘艳鹏¹, 崔颖¹

1. 大连海事大学船舶与海洋工程学院大连 116026;
2. 大连海事大学轮机工程学院大连 116026;
3. 中国船舶集团有限公司第七一一研究所上海 201108;
4. 北京动力机械研究所北京 100074

收稿日期:2024-03-09 修回日期:2024-09-18 出版日期:2025-03-05 发布日期:2025-04-15
作者简介:王永亮，男，1983年出生，博士，副教授，硕士研究生导师。主要研究方向为动压箔片轴承的设计及实验、转子动力学与振动噪声控制方法。E-mail：wangyl@dlmu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(12372054)。

Structural Optimization Analysis of Dynamic Pressure Gas Foil Thrust Bearing

WANG Yongliang¹, LIN Zhenxia², ZHANG Kuo³, ZHANG Mingfeng⁴, LIU Yanpeng¹, CUI Ying¹

1. Naval Architecture and Ocean Engineering College, Dalian Maritime University, Dalian 116026;
2. Marine Engineering College, Dalian Maritime University, Dalian 116026;
3. Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute, CSSC, Shanghai 201108;
4. Beijing Power Machinery Institute, Beijing 100074

Received:2024-03-09 Revised:2024-09-18 Online:2025-03-05 Published:2025-04-15

摘要/Abstract

摘要： 为研究动压气体止推箔片轴承支撑区域楔形面结构参数对轴承承载力性能的影响，获得高承载力的轴承楔形面结构参数，提出了一种动压气体止推箔片轴承的优化方法。首先将轴承支撑区域模型沿半径方向离散，基于雷诺方程，建立一维轴承支撑区域模型，将优化后的不同半径下的一维模型结构参数组合成为二维模型参数，然后通过仿真分析得到优化后的刚性轴承支撑区域压力分布，利用刚性压力分布来设计支撑刚度，以此来针对平箔片和波纹箔片进行优化。研究结果表明：采用该种方法极大地提高了动压气体止推箔片轴承的承载能力。该优化方法为气体止推箔片轴承的结构设计优化提供了参考。

关键词: 箔片轴承, 止推轴承, 优化方法, 支撑刚度, 承载力

Abstract: In order to study the influence of wedge-shaped surface structure parameters of dynamic gas thrust foil bearing on bearing capacity performance and obtain bearing wedge-shaped surface structural parameters with high bearing capacity, an optimization method of dynamic pressure gas thrust foil bearing is presented. Firstly, the bearing support region model is discretized along the radius direction. Based on Reynolds equation, a one-dimensional bearing support region model is established, and the optimized one-dimensional model structural parameters under different radii are combined into two-dimensional model parameters. Then, the optimized pressure distribution in the support area of rigid bearing is obtained through simulation analysis, and the bracing stiffness is designed by the rigid pressure distribution, so as to optimize flat foils and corrugated foils. The results show that the bearing capacity of dynamic pressure gas thrust foil bearing is greatly improved by using this method. This optimization method provides a reference for structural design optimization of gas thrust foil bearing.

Key words: foil bearing, thrust bearing, optimization method, support stiffness, bearing capacity

中图分类号:

V229
TH133

王永亮, 林振霞, 张阔, 张明锋, 刘艳鹏, 崔颖. 动压气体止推箔片轴承结构优化研究[J]. 机械工程学报, 2025, 61(5): 308-322.

WANG Yongliang, LIN Zhenxia, ZHANG Kuo, ZHANG Mingfeng, LIU Yanpeng, CUI Ying. Structural Optimization Analysis of Dynamic Pressure Gas Foil Thrust Bearing[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2025, 61(5): 308-322.

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Structural Optimization Analysis of Dynamic Pressure Gas Foil Thrust Bearing

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