Red idiomática china - citas motivacionales - El desarrollo de los rodamientos de láminas de gasLos rodamientos de láminas de gas están lubricados por gas y son cojinetes deslizantes. Los rodamientos de lámina de gas tienen las ventajas de una alta velocidad de rotación, no necesitan equipos auxiliares, resistencia a altas temperaturas, estructura simple, alta confiabilidad y no requieren mantenimiento, y son utilizados por maquinaria giratoria de alta velocidad y baja potencia. Se ha utilizado ampliamente en maquinaria rotativa de alta velocidad sin aceite, como máquinas de ciclo de aire (ACM), compresores de aire de celda de combustible, sopladores, microturbinas de gas y generadores de turbinas. 1. Principio del rodamiento de lámina de gas El rodamiento de lámina de gas común se muestra en la Figura 1 y se compone principalmente de un manguito de rodamiento, lámina corrugada y lámina superior. El principio se muestra en la Figura 2. Debido a la excentricidad entre el eje giratorio y el rodamiento, existe un espacio en forma de cuña entre el eje giratorio y la superficie de la lámina superior del rodamiento. Durante la rotación del eje giratorio, la superficie del eje giratorio impulsa continuamente el gas del entorno circundante hacia la ranura en forma de cuña, formando así una película de gas dinámica con una cierta presión en la ranura en forma de cuña. Cuando la presión de la película de aire es lo suficientemente grande como para soportar la carga, el eje giratorio quedará suspendido y la fricción desaparecerá. Imagen 1 Imagen 2 2. Desarrollo de los rodamientos de láminas de gas El origen de los rodamientos de láminas de gas se remonta al año 1906, en Sundberg. La investigación teórica sobre los rodamientos de láminas comenzó en 1953. Blok y Van Rossum [4] publicaron un artículo sobre cojinetes de láminas lubricados con aceite y fueron los primeros en proponer el término "cojinetes de láminas". Posteriormente, Patel, Cameron [5] y Ma [6] publicaron artículos y realizaron investigaciones teóricas preliminares sobre cojinetes de láminas de gas. Licht [7-9] realizó una gran cantidad de estudios experimentales sobre cojinetes de láminas de gas entre 1966 y 1969. Garrett Elcecil hizo importantes contribuciones a la investigación de los cojinetes de láminas de gas. En la década de 1960, se estableció un banco de pruebas de cojinetes de láminas de gas y se produjo un prototipo de maquinaria rotativa soportada por cojinetes de gas. En 1969 se utilizaron por primera vez cojinetes de láminas de gas en máquinas de circulación de aire. A medida que el entorno de aplicación de los rodamientos de láminas de gas se vuelve cada vez más complejo y duro, su estructura de soporte elástica también se desarrolla constantemente. La historia del desarrollo y las formas principales de la estructura de soporte radial de lámina de gas son las siguientes: (1) Rodamiento de lámina de gas de tipo tensión A.A. Pollock propuso el tipo de rodamiento de tensión a fines de la década de 1920, y luego Jones et al. Figura 3 [11] Los componentes principales del rodamiento son el pasador tensor, el pasador guía, la lámina, el manguito del rodamiento y el perno de ajuste. La lámina se tensa mediante pasadores guía y pasadores tensores. Cuando el eje giratorio gira, se producirá un efecto de presión dinámica entre el eje giratorio y la lámina debido a la excentricidad, lo que hará que el eje giratorio flote. En aquella época, este tipo de rodamiento se utilizaba mucho en las grabadoras. Sin embargo, la lámina de un rodamiento radial estirado permanece en un estado estirado durante mucho tiempo y la lámina es propensa a fallar por fatiga, lo que resulta en una vida útil corta del rodamiento, una capacidad de carga insatisfactoria y una alta dificultad de fabricación. Posteriormente fue sustituido paulatinamente por otros tipos de rodamientos de láminas [12]. Foto Figura 3 Diagrama esquemático de un rodamiento radial de tracción [11] (2) Rodamiento de lámina plana de gas 1987 Este rodamiento de lámina fue propuesto por la Universidad Osaka Sangyo. Los rodamientos radiales de lámina plana tienen múltiples capas de lámina plana en el manguito del rodamiento y tienen una superficie de apoyo interior cerrada [13]. Se colocan muchos cables de cobre entre láminas planas para proporcionar rigidez de soporte a los rodamientos. Los resultados experimentales muestran que el sistema de rotor soportado por este rodamiento puede funcionar de manera estable a 89000 r/min [14]. (3) Cojinetes de láminas de gas de múltiples hojas Con el apoyo de la NASA, se desarrollaron cojinetes de múltiples hojas, como se muestra en la Figura 4. Los rodamientos de varias láminas tienen muchas láminas en forma de láminas, un extremo de las cuales está fijado al casquillo del cojinete y el otro extremo cuelga de la lámina adyacente. Cuando el eje giratorio gira, debido al efecto de presión dinámica generado por la presencia de la cuña, la lámina aerodinámica se expandirá radialmente bajo la acción de la presión del aire, formando así una película de aire estable entre la superficie interior del rodamiento y el eje giratorio. [15]. Figura 4 Rodamiento de láminas de gas de múltiples hojas (4) Rodamiento de láminas de gas corrugadas Este tipo de rodamiento de láminas de gas es actualmente el rodamiento más investigado y utilizado con mayor éxito. Los rodamientos radiales de lámina corrugada se dividen principalmente en tres partes: manguito de rodamiento, lámina corrugada y lámina superior. La lámina superior y la lámina corrugada proporcionan rigidez y amortiguación. Este tipo de rodamiento tiene las ventajas de una tecnología de procesamiento simple, una larga vida útil, una buena estabilidad y una gran capacidad de carga, y se usa ampliamente en maquinaria giratoria moderna de alta velocidad y carga ligera. Según la distribución de rigidez de la lámina corrugada del soporte, se puede dividir en tres generaciones [16-18]. En la década de 1960, Estados Unidos desarrolló la primera etapa del rodamiento de láminas de gas corrugadas [3].

El desarrollo de los rodamientos de láminas de gasLos rodamientos de láminas de gas están lubricados por gas y son cojinetes deslizantes. Los rodamientos de lámina de gas tienen las ventajas de una alta velocidad de rotación, no necesitan equipos auxiliares, resistencia a altas temperaturas, estructura simple, alta confiabilidad y no requieren mantenimiento, y son utilizados por maquinaria giratoria de alta velocidad y baja potencia. Se ha utilizado ampliamente en maquinaria rotativa de alta velocidad sin aceite, como máquinas de ciclo de aire (ACM), compresores de aire de celda de combustible, sopladores, microturbinas de gas y generadores de turbinas. 1. Principio del rodamiento de lámina de gas El rodamiento de lámina de gas común se muestra en la Figura 1 y se compone principalmente de un manguito de rodamiento, lámina corrugada y lámina superior. El principio se muestra en la Figura 2. Debido a la excentricidad entre el eje giratorio y el rodamiento, existe un espacio en forma de cuña entre el eje giratorio y la superficie de la lámina superior del rodamiento. Durante la rotación del eje giratorio, la superficie del eje giratorio impulsa continuamente el gas del entorno circundante hacia la ranura en forma de cuña, formando así una película de gas dinámica con una cierta presión en la ranura en forma de cuña. Cuando la presión de la película de aire es lo suficientemente grande como para soportar la carga, el eje giratorio quedará suspendido y la fricción desaparecerá. Imagen 1 Imagen 2 2. Desarrollo de los rodamientos de láminas de gas El origen de los rodamientos de láminas de gas se remonta al año 1906, en Sundberg. La investigación teórica sobre los rodamientos de láminas comenzó en 1953. Blok y Van Rossum [4] publicaron un artículo sobre cojinetes de láminas lubricados con aceite y fueron los primeros en proponer el término "cojinetes de láminas". Posteriormente, Patel, Cameron [5] y Ma [6] publicaron artículos y realizaron investigaciones teóricas preliminares sobre cojinetes de láminas de gas. Licht [7-9] realizó una gran cantidad de estudios experimentales sobre cojinetes de láminas de gas entre 1966 y 1969. Garrett Elcecil hizo importantes contribuciones a la investigación de los cojinetes de láminas de gas. En la década de 1960, se estableció un banco de pruebas de cojinetes de láminas de gas y se produjo un prototipo de maquinaria rotativa soportada por cojinetes de gas. En 1969 se utilizaron por primera vez cojinetes de láminas de gas en máquinas de circulación de aire. A medida que el entorno de aplicación de los rodamientos de láminas de gas se vuelve cada vez más complejo y duro, su estructura de soporte elástica también se desarrolla constantemente. La historia del desarrollo y las formas principales de la estructura de soporte radial de lámina de gas son las siguientes: (1) Rodamiento de lámina de gas de tipo tensión A.A. Pollock propuso el tipo de rodamiento de tensión a fines de la década de 1920, y luego Jones et al. Figura 3 [11] Los componentes principales del rodamiento son el pasador tensor, el pasador guía, la lámina, el manguito del rodamiento y el perno de ajuste. La lámina se tensa mediante pasadores guía y pasadores tensores. Cuando el eje giratorio gira, se producirá un efecto de presión dinámica entre el eje giratorio y la lámina debido a la excentricidad, lo que hará que el eje giratorio flote. En aquella época, este tipo de rodamiento se utilizaba mucho en las grabadoras. Sin embargo, la lámina de un rodamiento radial estirado permanece en un estado estirado durante mucho tiempo y la lámina es propensa a fallar por fatiga, lo que resulta en una vida útil corta del rodamiento, una capacidad de carga insatisfactoria y una alta dificultad de fabricación. Posteriormente fue sustituido paulatinamente por otros tipos de rodamientos de láminas [12]. Foto Figura 3 Diagrama esquemático de un rodamiento radial de tracción [11] (2) Rodamiento de lámina plana de gas 1987 Este rodamiento de lámina fue propuesto por la Universidad Osaka Sangyo. Los rodamientos radiales de lámina plana tienen múltiples capas de lámina plana en el manguito del rodamiento y tienen una superficie de apoyo interior cerrada [13]. Se colocan muchos cables de cobre entre láminas planas para proporcionar rigidez de soporte a los rodamientos. Los resultados experimentales muestran que el sistema de rotor soportado por este rodamiento puede funcionar de manera estable a 89000 r/min [14]. (3) Cojinetes de láminas de gas de múltiples hojas Con el apoyo de la NASA, se desarrollaron cojinetes de múltiples hojas, como se muestra en la Figura 4. Los rodamientos de varias láminas tienen muchas láminas en forma de láminas, un extremo de las cuales está fijado al casquillo del cojinete y el otro extremo cuelga de la lámina adyacente. Cuando el eje giratorio gira, debido al efecto de presión dinámica generado por la presencia de la cuña, la lámina aerodinámica se expandirá radialmente bajo la acción de la presión del aire, formando así una película de aire estable entre la superficie interior del rodamiento y el eje giratorio. [15]. Figura 4 Rodamiento de láminas de gas de múltiples hojas (4) Rodamiento de láminas de gas corrugadas Este tipo de rodamiento de láminas de gas es actualmente el rodamiento más investigado y utilizado con mayor éxito. Los rodamientos radiales de lámina corrugada se dividen principalmente en tres partes: manguito de rodamiento, lámina corrugada y lámina superior. La lámina superior y la lámina corrugada proporcionan rigidez y amortiguación. Este tipo de rodamiento tiene las ventajas de una tecnología de procesamiento simple, una larga vida útil, una buena estabilidad y una gran capacidad de carga, y se usa ampliamente en maquinaria giratoria moderna de alta velocidad y carga ligera. Según la distribución de rigidez de la lámina corrugada del soporte, se puede dividir en tres generaciones [16-18]. En la década de 1960, Estados Unidos desarrolló la primera etapa del rodamiento de láminas de gas corrugadas [3].

La lámina superior de este soporte de lámina de gas de lámina corrugada es una lámina completa y hay muchas corrugaciones circulares en la lámina corrugada para proporcionar soporte elástico para el rodamiento, como se muestra en la Figura 5. Gray et al. [19] optimizaron el rodamiento de lámina de gas radial de lámina corrugada de primera etapa y propusieron un rodamiento radial de lámina de segunda etapa en 1981. La lámina corrugada de esta generación de rodamientos consta de tres tiras de lámina corrugada a lo largo de la dirección axial, como se muestra en la Figura 6. Al cambiar la estructura de estas tres láminas, la rigidez de diferentes partes del rodamiento es diferente, por lo que la distribución de la película de aire del rodamiento es más razonable. Sobre esta base, Heshmat [20] propuso la tercera generación de rodamientos radiales de lámina corrugada. Las láminas de este rodamiento de lámina corrugada cambian en todas las direcciones, como se muestra en la Figura 7. El rodamiento radial de lámina corrugada de tercera etapa se compone de varias tiras de lámina corrugada en dirección axial y axial. La distribución de la rigidez del rodamiento es más razonable, lo que mejora significativamente el rendimiento del rodamiento [21]. Imagen Figura 5 Diagrama esquemático del rodamiento radial de lámina corrugada de primera generación Imagen Figura 6 Diagrama esquemático del rodamiento radial de lámina corrugada de segunda generación Imagen Figura 7 Diagrama esquemático del rodamiento radial de lámina corrugada de tercera generación (5) Rodamiento de lámina de gas de malla de alambre Lee [ 22 ] A principios del siglo XXI, se reveló un cojinete de gas que utilizaba una malla de alambre en lugar de una lámina corrugada, como se muestra en la Figura 8. Este rodamiento de láminas tiene una malla de alambre anular entre la lámina superior y el manguito del rodamiento, lo que le da rigidez y amortiguación al rodamiento. SanAndres y Chirathadam [23] optimizaron este tipo de rodamiento, y experimentos posteriores demostraron que el rodamiento de lámina de gas de malla de alambre tiene buena amortiguación y puede absorber la energía de vibración del sistema del rotor del rodamiento, mejorando significativamente la estabilidad del sistema [24-26] . Foto Figura 8 Rodamiento de lámina de gas radial de malla de alambre (6) Rodamiento de lámina de gas de burbujas El rodamiento de burbujas tiene menos piezas y su estructura de soporte elástica es una lámina con protuberancias de burbujas, como se muestra en la Figura 9. Kaneko [27] realizó algunos estudios experimentales sobre cojinetes de burbujas. Feng y Kaneko et al. [28-29] realizaron un análisis estático y dinámico sistemático de este rodamiento estableciendo un modelo de simulación. Figura 9 Rodamiento de lámina de gas de burbujas (7) Rodamiento de lámina de gas de resorte Ju-hoSong [30] propuso un rodamiento de lámina con un resorte helicoidal como estructura de soporte flexible en 2006. La rigidez estructural del rodamiento se puede cambiar fácilmente cambiando el diámetro del alambre del resorte, el paso y el número de distribuciones circunferenciales. Jinhu [31] aumentó el número de resortes circunferenciales de rodamiento incrustándolos entre sí. Los resultados experimentales y teóricos demuestran que los cojinetes de láminas elásticas integrados tienen buenas propiedades de rigidez estructural y amortiguación. Figura 10 Rodamiento de lámina de gas tipo resorte (8) Rodamiento de lámina de gas en voladizo múltiple Feng y Zhao et al. [32] propusieron un rodamiento de lámina de gas en voladizo múltiple en voladizo en 2014, y su estructura se muestra en la Figura 11. Mediante análisis estático y dinámico, se concluye que el área de deformación de la lámina corrugada tiene una rigidez pequeña durante la etapa inicial, lo que reduce el momento de fricción inicial del rodamiento; sin embargo, bajo carga pesada, el área de deformación del rodamiento; La lámina es dura, lo que aumenta la capacidad de carga. Figura 11 Diagrama esquemático de un rodamiento de láminas de gas radiales en voladizo múltiple El rodamiento de láminas de gas en voladizo propuesto por Bosley [33] en 1995 ha sido ampliamente utilizado en equipos de microturbinas de gas por Capstone Company. En 2017, Hu Xiaoqiang et al. [34] estudiaron las características estáticas y dinámicas del soporte de lámina voladiza del ápice, como se muestra en la Figura 12, que muestra que el soporte tiene buenas características de rigidez y amortiguación. Foto 12 Cojinete de lámina voladiza III. La tecnología de rodamientos de láminas de gas construye una estructura fluida elástica compresible y un modelo de acoplamiento térmico fluido-sólido de dimensiones completas, revela el mecanismo de lubricación mixta de dos fases humedad-líquido de los rodamientos de presión dinámica de láminas en condiciones de deformación de la estructura elástica y propone un tiempo -anfitrión de acoplamiento variable El rendimiento y el estado del sistema de rotor y cojinete de presión dinámica de lámina se combinan dinámicamente, formando así un cojinete de presión dinámica de lámina y su tecnología de combinación de rotor bajo una compleja lubricación con fluido de trabajo multifase. Consulte el diagrama esquemático a continuación para obtener más detalles: Imagen 13 Imagen 14 Imagen 15 (1) Cálculo y análisis de la dinámica del rotor del sistema de rodamiento flotante de gas y rotor de alta velocidad. Los cojinetes de lámina de gas son cojinetes de presión dinámica y su rigidez y distribución de amortiguación desempeñan un papel vital en el rendimiento del sistema de rotor del cojinete. Optimizar la estructura de soporte del rodamiento de láminas para proporcionar al rodamiento la rigidez y distribución de amortiguación adecuadas, establecer un modelo teórico dinámico del rodamiento de láminas flotante en el aire y calcular la rigidez dinámica y las características de amortiguación del rodamiento son la base para el análisis de las características dinámicas rodamiento-rotor.
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