制冷压缩机径向气浮轴承的静态特性分析*

滕 斌 杨启超 王 春 赵远扬 李连生

(青岛科技大学机电工程学院 山东青岛 266000)

制冷系统的核心部件是制冷压缩机，制冷压缩机的效率是影响制冷系统效率的关键因素。在以往的制冷压缩机中润滑轴承的介质是液体，其可压缩性小，可以提供较大的承载力和刚度，但其黏度很大，在高转速下会产生较大的摩擦功耗和热量，会导致制冷效率下降；此外传统制冷系统中因为制冷剂中有润滑油的存在，长期使用会影响换热器的换热效果，制冷系统性能下降。随着高速电机和轴承技术的发展，采用磁悬浮轴承的高速直驱的离心式制冷压缩机已经成功商业化，广泛应用于中央空调的冷水机组。但磁悬浮轴承具有控制复杂、成本高等特点，因此采用气体轴承、陶瓷轴承等制冷剂润滑轴承在离心式制冷压缩机中也得到了相关研究。气体轴承具有功耗低、寿命长等优点，但相比于油膜滑动轴承和磁悬浮轴承，气体轴承的承载力较低。因此分析影响气体轴承承载力的参数，并优化设计轴承来有效地提高气体轴承的承载力具有重要意义。

气体动压轴承已经被成功应用于航空发动机等高速旋转机械，展现出了优越的性能：转子速度提高了5～10倍；支承精度提高2个数量级，功耗降低3个数量级；工作寿命增大数十倍。如虞烈等人[1-2]给出了弹性箔片气体轴承的完全气弹润滑耦合解；GUO等[3]使用有限差分法建立了气体箔片轴承瞬态非线性承载力模型；……