文档介绍：2001年第3期低温工程No132001总第121期CRYOGENICSSumNo1121气体轴承在低温透平膨胀机上的应用X侯予王瑾熊联友陈纯正(西安交通大学低温工程研究所西安710049)摘要简要介绍了气体轴承的发展及其在低温透平膨胀机上的应用状况。分析表明,开发具有良好性能的新型箔片径向气体轴承,研制高稳定性的全动压气体轴承不仅具有巨大的经济效益,而且具有较高的学术价值。另外介绍了一种新型全动压气体轴承系统。主题词气体轴承透平膨胀机应用气体轴承是一种采用气体作为润滑介质的流体膜润滑轴承,1854年,法国人GustavAdolphHirn首次发现了气体膜润滑,即在轴和轴承之间形成气膜,使运动面和静止面避免发生直接接触。1897年美国人AlbertKingsbury的著作/Experimentswithanair-lubricatedjournal0一文证实了该现象。遗憾的是,由于技术条件的限制及其它种种原因,这种轴承形式在以后很长的历史时期被人们所冷落,直到二战末在为了制造原子弹而产生的美国Manhattan计划中由Dr1GilbertBoeker再次提出。由于气体轴承采用实际流程工质气体润滑,不会对工质造成污染,因而在制取高质量原子燃料的过程中得到了重要的应用。随着科学技术的进步和应用需要,现在,气体润滑轴承以上百种具体的应用形式出现,从仪表到机械工具,从压缩机、膨胀机到计算机存储系统的浮动磁头都有气体轴承的存在。气体轴承与常规使用的油润滑滑动轴承相比,其工作原理是基本相同的。气体轴承所采用的方法就是利用气体的粘性来提高轴承间隙中的压力,从而使物体浮起。根据气体轴承产生这种压力的原理,气体轴承大致分为三种形式,分别称为:挤压膜式(Squeezefilmtype)、静压式(Externallypressurizedtype)以及动压式(Sel-factingtype)。挤压膜式是根据相互接触的两个面在垂直方向上的振动,能使间隙内的平均压力比周围压力值高这一原理而构成的。静压式是使加压的气体从外部经节流器(Restrictor)导入间隙,在间隙内产生静压面使物体浮起的一种形式。节流的作用就在于当轴承间隙发生变化时,改变间隙内的压力。动压式有相对移动的两个表面,还有称为楔形的间隙。当间隙的形状沿着移动方向逐渐或总体趋势变窄时,便构成了这种形式。在动压轴承工作时,由于摩擦面的相对移动,气体因其本身的粘性作用而被带动,并被压缩到楔形间隙内,由此产生了压X该项目受西安交通大学博士科研基金及科学研究基金资助(项目号:99001)。侯予,男,28岁,博士,讲师。修改稿于2001年3月26日收到。30低温工程2001年力场。与静压式气体轴承相比,动压气体轴承不需要外部气源,但要求构成楔形间隙的两表面间存在相对运动,而且其动压效果将随相对运动的速度的增加而愈加明显。这种特性对于存在相对运动表面的结构是十分有利的[1,2]。在低温透平膨胀机中,由于进口介质温度低、膨胀比大,尤其是在小流量时,工作轮直径较小、膨胀机比焓降大。为了达到较高的绝热效率,势必造成膨胀机转子转速较高。在这种情况下,传统的滚珠轴承和油润滑轴承由于本身的缺陷均难以满足设备要求,而气体轴承具有无污染、摩擦损失低、适应温度范围广、运转平稳、使用时间长等诸多优点,能大大提高透平膨胀机的经济性、运转可靠性及