气体轴承-转子系统的动力学特性

韩东江，陈策，杨金福

(1.中国科学院 工程热物理研究所，北京 100190；2.中国人民解放军陆军航空兵学院，北京 101121)

气体轴承具有精度高、摩擦功耗小和寿命长的优点，在空分设备、制冷设备、精密主轴、微型透平机械等高速旋转机械中具有广泛的应用前景[1]。国外气体轴承的发展较早，20世纪70年代美国NASA就探索长寿命、 低振动且具有可靠性的低温制冷设备。美国NASA与Creare公司研制出空间应用1W～10W/80K系列，寿命大于50 000 h的透平膨胀制冷机。国内西安交通大学制冷与低温中心在气体静压轴承的结构完善、材料选择、镀层改进以及在微型气体透平膨胀机的应用等方面做了大量的试验研究[2-3]。20世纪50年代末，长春光机所、北京机床所等单位将气体轴承应用于超精密车床、超精密镗床的主轴中，回转精度达到0.05 μm。哈尔滨工业大学在气体轴承支承的陀螺测试台、高精密离心机等惯性导航设备的研制中做了大量卓有成效的工作[4-5]。随着气体轴承在越来越多高新技术领域中的应用，提高轴承性能与精度的同时也带来了很多理论与技术方面的难点，高转速下气体轴承支承转子系统的振动控制与评价就是难点之一。

本文围绕气体轴承-转子系统动力学特性展开试验研究，重点分析轴承参数与轴系运动参数对转子动力学行为的影响机理。

1 试验平台

如图1所示，轴承-转子系统动力学特性试验平台[6]由高压气源及控制系统、振动采集与分析系统、试验台本体组成，能够开展气体轴承支承的转子系统的动力学特性试验研究。……