混合型挤压膜气体轴承承载特性分析

石明辉，郭红，张绍林，宋德红

(郑州大学 机械与动力工程学院，郑州 450001))

动/静压气体轴承在能源、航空、医疗等精密工程领域表现出了优越的性能，但受工作原理的限制，也存在一些难以克服的缺点，如：动压气体轴承在启停阶段转速较低时悬浮力不足以支承转子，致使转子与轴承会发生严重的摩擦磨损，进而影响轴承的性能和寿命[1]；静压气体轴承结构复杂，且需要气源供气设备，增加了系统空间及成本[2]。故从新的润滑原理出发，探寻新的气体轴承技术，对于精密仪器设备性能的提升具有重要意义。

挤压膜气体轴承是一种基于挤压效应原理工作的非接触式轴承，它以高频挤压振动产生的周期性悬浮力支承转子[3]。由于挤压效应原理的独特性，该轴承能够为零转速的转子提供悬浮力(纯挤压模式)。当转子转动时会产生动压效应，此时支承转子的力将由挤压效应和动压效应(混合模式)共同提供。挤压膜气体径向轴承是一种混合型轴承，既可以在纯挤压模式下工作，又可以在混合模式下工作。该轴承不需要外部气源供气设备，且具有主动可控及运转方式多样的特点。

国内外学者对挤压膜气体轴承进行了研究，在理论研究方面：文献[4]基于流体润滑理论建立了挤压膜气体轴承的分析模型，并通过试验验证了挤压悬浮的可行性；文献[5]通过数值模拟和物理解释指出气体黏滞阻力是挤压气膜压力形成的原因；文献[6]在Piston-Like理论模型的基础上，建立了考虑弯曲模态更贴近实际的分析模型；……