기체 호일 베어링은 기체로 윤활되어 슬라이딩 베어링에 속한다. 가스 호일 베어링은 회전 속도가 높고, 보조 장비가 필요 없고, 고온에 견디며, 구조가 간단하고, 안정성이 높으며, 유지 보수가 필요없는 등의 장점을 가지고 있으며, 고속 저전력 회전 기계에 의해 선택된다. 현재 공기 순환기 (ACM), 연료 전지 공기압축기, 송풍기, 마이크로가스 터빈, 터빈 발전기 등 무유 고속 회전 기계에 널리 사용되고 있습니다. 첫째, 가스 호일 베어링 원리가 일반적인 가스 호일 베어링은 1 과 같이 주로 베어링 하우징, 포일 및 상단 호일로 구성됩니다. 원리는 그림 2 에 나와 있다. 회전축과 베어링 사이의 편심으로 인해 회전축과 베어링 맨 위 호일의 표면 사이에 쐐기 공간이 있습니다. 샤프트 회전 운동 중에 샤프트 표면은 주변 환경의 가스를 웨지 슬롯으로 계속 밀어 넣어 웨지 슬롯 내에 일정한 압력을 가하는 동적 기막을 형성합니다. 필름 압력이 하중을 지탱하기에 충분할 정도로 크면 샤프트가 공중에 떠 마찰력이 사라집니다. 그림 1 그림 2 2, 가스 호일 베어링 개발 가스 호일 베어링의 기원은 1906, Sundberg 로 거슬러 올라갑니다. 호일 베어링에 대한 이론적 연구는 1953 에서 시작되었습니다. Blok 과 Van Rossum[4] 은 오일 윤활 호일 베어링에 관한 논문을 발표하고 처음으로' 호일 베어링' 이라는 용어를 제시했다. 이후 Patel, Cameron[5] 과 Ma[6] 는 가스 호일 베어링에 대한 예비 이론 연구를 발표했습니다. Licht[7-9] 는 1966 과/Kloc-0 에 있습니다. 개렛 엘세실은 기체 호일 베어링 연구에 중요한 공헌을 했다. 1960 년대에는 기체 호일 베어링 시험대가 설립되어 기체 베어링이 지지하는 회전 기계 원형을 만들었다. 1969 년 가스 호일 베어링은 처음으로 공기 순환기에 적용되었습니다. 가스 호일 베어링의 적용 환경이 점점 더 복잡해지고 가혹해짐에 따라 탄성 지지 구조도 끊임없이 발전하고 있다. 가스 호일 레이디얼 베어링 구조의 발전 과정과 주요 형태는 다음과 같습니다. (1) 견인형 가스 호일 베어링 A.A.Pollock 은 1920 년대 말에 인장형 베어링을 제시했고, 이후 Jones 등은 베어링 구조를 개선했습니다. 그림 3 [1/KLOC 호일은 가이드 핀과 인장 핀으로 인장됩니다. 힌지가 회전할 때 힌지와 호일 사이에 편심으로 인해 동압 효과가 발생하여 힌지가 공중에 떠 있게 됩니다. 당시 이런 유형의 베어링은 녹음기에 널리 사용되었다. 반면 레이디얼 베어링을 스트레칭하는 포일은 장기간 스트레칭 상태에 있으며 포일은 피로가 잘 풀리지 않아 베어링 수명이 짧고, 적재능력이 좋지 않아 제조가 어려워진다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 베어링명언) 나중에 점차 다른 종류의 호일 베어링으로 대체되었습니다 [12]. 사진 그림 3 인장 레이디얼 베어링 다이어그램 [1 1] (2) 평면 포일 가스 포일 베어링 1987 이 포일 베어링은 오사카 산업 대학에서 제안한 것입니다. 평면 포일 레이디얼 베어링은 베어링 부시에 다층평면 포일이 있으며 닫힌 베어링 내부 표면 [13] 이 있습니다. 많은 구리선이 평평한 호일 사이에 배치되어 베어링에 지지 강성을 제공합니다. 실험 결과에 따르면 이 베어링으로 지지되는 회전자 시스템은 89000 r/min [14] 에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. (3) 다엽가스포일 베어링은 미국 항공우주국의 지원을 받아 그림 4 와 같이 다엽베어링을 개발했다. 다엽 베어링에는 한쪽 끝은 베어링 커버에 고정되어 있고 다른 쪽 끝은 인접한 호일에 걸려 있는 나뭇잎 모양의 호일이 많이 있습니다. 회전축이 회전할 때 쐐기의 존재로 인해 동압 효과가 발생하므로 에어 포일은 기압의 작용으로 방사상으로 팽창하여 베어링 내부 표면과 회전축 사이에 안정된 필름 [15] 을 형성합니다. 그림 4 다엽가스포일 베어링 (4) 포일 가스포일 베어링은 현재 가장 많이 연구되고 가장 성공적인 베어링입니다. 포일 레이디얼 베어링은 베어링 하우징, 포일 및 상단 포일의 세 부분으로 나뉩니다. 상단 호일과 파형 호일은 강성과 댐핑을 제공합니다. 이 베어링은 가공공예가 간단하고 수명이 길며 안정성이 우수하며 적재능력이 크다는 장점이 있어 현대 고속 경부하 회전 기계에 광범위하게 적용된다. 베어링 골판지 강성 분포에 따라 3 세대 [16- 18] 로 나눌 수 있습니다. 1960 년대에 미국은 제 1 급 파문 호일 가스 호일 베어링 [3] 을 개발했다. 이 포일 가스 포일 베어링의 상단 포일은 그림 5 와 같이 베어링에 탄성 지지를 제공하는 원형 파문이 많은 완전한 포일입니다. Gray 등 [19] 1 급 파박 레이디얼 가스 포일 베어링을 최적화하고 198 1 에서 2 차 포일 레이디얼 베어링을 제안했습니다. 이 베어링 세대의 포일은 그림 6 과 같이 축을 따라 세 가지 포일 밴드로 구성되어 있습니다. 이 세 가지 호일의 구조를 변경하여 베어링의 다른 부분의 강성을 다르게 하여 베어링의 필름 분포를 더욱 합리적으로 만듭니다. 이를 바탕으로 Heshmat[20] 은 그림 7 과 같이 3 세대 파동포일 레이디얼 베어링을 제시했습니다. 3 차 물결박 레이디얼 베어링은 축 및 축 방향의 다양한 물결박으로 구성되며 베어링 강성 분포가 더욱 합리적이며 베어링 성능이 크게 향상되었습니다 [2 1]. 그림 5 1 세대 골판 포일 레이디얼 베어링 도식도 그림 6 2 세대 골판 포일 레이디얼 베어링 도식도 그림 7 3 세대 골판 레이디얼 베어링 도식도 (5) 스크린 가스 포일 베어링 Lee[22] 는 그림 8 과 같이 2 1 세기 초 골판 대신 실크망을 공개했다. 이 호일 베어링의 상단 호일과 베어링 하우징 사이에는 베어링에 강성과 댐핑을 주는 원형 와이어 메쉬가 있습니다. SanAndres 와 Chirathadam [23] 이러한 베어링을 최적화했으며, 이후 실험에서 스크린 가스 호일 베어링은 제동이 잘 되어 베어링 회전자 시스템의 진동 에너지를 흡수하여 시스템 안정성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여 주었습니다 [24-26]. 사진 그림 8 와이어 메쉬 레이디얼 가스 호일 베어링 (6) 버블 가스 호일 베어링 버블 베어링 부품은 적고, 그림 9 와 같이 탄성 지지 구조는 버블 돌출부가 있는 호일입니다. Kaneko[27] 는 드럼 베어링에 대해 몇 가지 실험 연구를 진행했다. Feng 과 Kaneko 등 [28-29] 은 시뮬레이션 모델을 구축하여 이 베어링에 대한 체계적인 정적 동적 분석을 수행했습니다. 그림 9 버블 가스 호일 베어링 (7) 스프링 가스 호일 베어링 주호송 [30] 은 2006 년 나선형 스프링을 유연한 지지 구조로 하는 호일 베어링을 제안했다. 스프링의 와이어 지름, 피치 및 원주 분포 수를 변경하여 베어링의 구조 강성을 쉽게 변경할 수 있습니다. 김호 [3 1] 스프링을 서로 내장하여 베어링 원주 스프링 수를 늘렸다. 실험 및 이론적 결과에 따르면 내장 스프링 호일 베어링은 구조 강성 및 댐핑 특성이 우수합니다. 그림 10 스프링 가스 호일 베어링 (8) 다중 캔틸레버 가스 호일 베어링 폰, 조 등 [32] 20 14 에서14 와 같은 다중 캔틸레버 호일 가스 호일 베어링이 제안되었습니다. 정적 및 동적 해석을 통해 시작 단계 웨이브 호일 변형 영역의 강성이 작아 베어링의 시동 마찰 모멘트가 감소한다는 결론을 내렸습니다. 그러나 무거운 하중 하에서 호일의 변형 영역은 단단하여 하중 용량이 증가합니다. 그림 1 1 다중 캔틸레버 레이디얼 가스 호일 베어링 다이어그램 1995 Bosley[33] 에서 제안한 캔틸레버 호일 베어링은 Capstone 에서 마이크로가스 터빈 장비에 널리 사용되고 있습니다. 20 17 년 후 후효강 등 [34] 은 12 와 같이 정점 캔틸레버 호일 베어링의 정적 및 동적 특성을 연구했습니다. 사진 12 캔틸레버 호일 베어링 III. 기체 호일 베어링 기술은 압축성 유체-탄성 구조와 전체 차원 유체-고체 열 결합 모델을 구축하여 탄성 구조 변형 조건 하에서 포일 유체 베어링의 습기-액체 2 상 혼합 윤활 메커니즘을 보여 줍니다. 시변 결합 호스트 성능 및 상태의 포일 동압 베어링-회전자 시스템 동적 일치 방법을 제시하여 복잡한 다상 유체 윤활 아래 포일 유체 베어링과 회전자 일치 기술을 형성합니다. 그림 13 그림 14 그림 15 (1) 가스 부압 베어링 및 고속 회전자 시스템 회전자 역학 계산 분석을 참조하십시오. 기체 호일 베어링은 동압 베어링에 속하며 강성 및 댐핑 분포는 베어링 회전자 시스템의 성능에 매우 중요한 역할을 합니다. 포일 베어링의 지지 구조를 최적화하여 베어링에 적합한 강성 및 댐핑 분포를 제공하고, 공기 포일 베어링의 역학 이론을 모델링하며, 베어링의 동적 강성 및 댐핑 특성을 계산하는 것이 베어링-회전자 동적 특성 분석의 기초입니다. 강성 및 댐핑 특성이 다른 베어링은 베어링-로터 시스템에 적합합니다. 각 제품군의 구조적 특징을 결합하여 전달 매트릭스 및 유한 요소법을 사용하여 베어링-로터의 역학 모델을 설정하고 다음과 같은 분석을 수행합니다. 회전자의 임계 회전 속도: 질량 편심 회전자가 임계 회전 속도에서 작동할 때 심한 진동이 발생합니다. 일반적으로 발전기 세트의 회전 속도가 시동과 가속 과정에서 일정한 값으로 상승하면 발전기가 임계 회전 속도, 즉 회전자와 그 지지 시스템의 고유 진동 주파수와 현재 회전 속도의 인센티브 주파수라는 강한 진동을 일으킬 수 있습니다. 회전자를 안정적이고 안전하게 작동시키기 위해서는 회전자의 임계 속도가 작동 속도 15%~20% 에서 멀리 떨어져 있어야 합니다. 불균형 응답: 정상 상태 불균형 응답 분석도 시스템의 임계 회전 속도를 결정하는 데 사용할 수 있지만, 더 중요한 작업은 회전자 시스템에 불균형이 있을 수 있는 경우 회전자-지지 시스템의 정상 상태 불균형 응답을 해결하는 것입니다. 분석 연구는 최대 불균형 응답을 제한하는 조치를 취하고 불균형 응답을 줄이는 방법을 연구합니다. 일시적 응답: 일시적 응답 분석은 주로 회전자 시스템의 불균형이 갑자기 변하거나, 회전자 시스템에 작용하는 외부 하중이 갑자기 변하거나, 회전자 시스템이 가변 속도로 작동할 때 회전자 시스템의 응답 분석을 말합니다. 회전자 시스템의 변위 및 변형 및 지지 구조의 전달 하중을 포함합니다. 시작 가속은 가장 일반적인 과도 과정입니다. 모달 해석: 회전자 시스템이 서로 다른 임계 속도에서 정방향 및 역방향 동적 모드를 계산하고, 회전자가 서로 다른 정방향 및 공압교차 강성에서 로그 소산을 평가하여 시스템 작동의 안정성을 보장합니다. 안정성 분석: 임계 속도도, 캠벨도 등을 그립니다. 회전자 시스템의 팽이 효과와 잎바퀴 기계의 공압 교차 강성의 영향을 소개하고 API 요구 사항과 함께 안정성 분석을 수행하여 공기 베어링-회전자 시스템의 작동 안정성을 결정합니다. (2) 공기 부상 압력 베어링의 작동 내구성 및 수명 제어 기술인 공기 부상 압력 호일 베어링의 내구성 및 서비스 수명에 따라 베어링이 고속 회전 장비에 안정적으로 적용될 수 있는지 여부가 결정됩니다. 베어링 구조 설계 및 제조 기술이 핵심 수단입니다. 일련의 베어링 구조 설계 최적화를 통해 열 균형 하에서 회전자 베어링 시스템의 효과적인 일치를 보장하여 기계 회전자 시스템이 반복적으로 해체된 후 운행되는 일관성과 반복성을 실현합니다. 베어링 재질 선택 및 열처리, 호일 펀치, 호일 레이저 절단, 표면 마모 및 윤활 코팅 최적화를 포함한 제조 공정 개선을 통해 베어링 강성 및 제동의 일관성과 반복성을 보장합니다. 가스 베어링의 내구성과 수명을 향상시킵니다. 현재 레이디얼 베어링과 스러스트 베어링을 포함한 가스 동력 베어링은 냉동 원심압축기 장비에서 120000 회 반복 시동 정지 수명 테스트를 완료하여 최악의 작업 조건을 시뮬레이션했습니다. 기체 동압 베어링의 이론은 20 년 이상 중단 없이 작동한다. 그림