Key words：bump foil joulnal bearing；gas film thickness；experiment；measurement波箔空气轴承是-种新型弹性支承表面动压空气轴承，与传统的刚性表面动压空气轴承相比有承载能力大、工作稳定性高等优点。波箔径向空气轴承 自20世纪 6O年代末出现以来 J，随着科学技术的进步，其承载能力和应用范围不断扩大，近年来在燃气轮发电机、微小型涡喷及空气循环机中都得到了应用 。

　　波箔径向空气轴承的气膜厚度是轴承的-项重要性能参数，它直接影响着轴承的承载能力和工作稳定性。由于轴承气膜厚度的精确测量比较困难，故对轴承气膜厚度的研究多集中在理论仿真领域。 。

　　下文针对波箔径向空气轴承提出了-种气膜厚度测量方法，给出了各工况轴承气膜厚度的测收稿日期：2013-01-13；修回日期 ：2013-04-22作者简介：刘江1982-，男，江苏镇江人 ，博士生，研究方向为箔片空气轴承。Ep>

　　试数据，并得出了转轴转速、轴承载荷与气膜厚度之间的关系。

　　1 波箔径向空气轴承如图 1所示，波箔径向空气试验轴承由轴承外壳、波形箔片、平箔片 3部分组成。波形箔片和平箔片在同-端分别固定在轴承外壳上宽 0.2mm的槽内，箔片的另-端处于自由状态。

　　图 1 波箔径向空气轴承刘江，等：波箔径向空气轴承最小气膜厚度测量分析轴承的具体结构参数见表 1，关于波形箔片的结构参数定义如图2所示。所有箔片均采用 n-conel-X750制作，并通过热处理使材料在高温条件下仍具有较高的弹性模量。

　　表 1 波箔径向空气轴承参数 mm参数 数值转轴半径 R轴承长度 L波形箔片厚度 t平箔片厚度t波箔间距s波箔凸起宽度 f波箔高度 hB：， - - 图2 波形箔片结构参数示意图2 气膜厚度的测定2.1 试验装置试验装置 布置在 800 mm×800 mm的铸铁平台上，转轴由电主轴驱动，最高转速可达 60 000r/min。试验台基于轴承在固定旋转转轴上悬浮工作的原理，可以对轴承的阻力矩、2个方向的位移、转速及温度等参数进行测量。同时对轴承施加不同的载荷，在测量和施加载荷的过程中，轴承始终处于自由悬浮状态，故轴承的工作特性不会受到影响。

　　波箔径向空气轴承气膜厚度是基于轴承位置精确测量得到的。试验台采用 2个相互垂直安装的电涡流位移传感器对轴承位置进行测量，如图 3所示。2个位移传感器所构成的直角坐标系与水平 方 向 的 夹 角 为 45。，将 位 移 传 感 器所 构成的直角坐标系中的测量数据旋转45。，即可得图3 电涡流位移传感器安装示意图到直角坐标系中的轴承位置数据。

　　2-2 测量方法对轴承气膜厚度进行测量时，首先测量轴承静止状态不同载荷作用下垂直方向的初始位置。

　　试验轴承静止状态垂直方向初始位置与载荷的关系如图4所示，图中数据为 3次测量结果的平均值。

　　图4 垂直方向初 始位 置与载荷 的关 系在得到轴承各载荷初始位置数据的基础上，对不同载荷及不同转速稳定工作时的轴心轨鉴行测量。对轴承某-工况的轴心轨迹 Y轴数据取最小值，该最小值与对应载荷轴承初始位置之间的差即为该工况轴承的气膜厚度。转速 42 000r/min，载荷 72 N工况下轴承轴心轨迹、初始位置及气膜厚度之间的关系如图5所示。测得的气膜厚度为轴承在该工况下的最小气膜厚度，此方法可以判断转轴与箔片间是否存在摩擦，并可以在轴承承载能力测量过程中对轴承的工作状态进行判断。

　　j/Um图5 最小气膜厚度测量结果3 试验结果分析3.1 转速对气膜厚度的影响不同载荷下气膜厚度随转速的变化曲线 r/min转速范下转第51页呈 蝼叵钕懈懒罄 ～迎 趟6 8 1 7 5 5 4 胡波，等：非接触式微型轴承启动摩擦力矩测量仪过空气轴承传递到力矩传感器，力矩传感器通过电气处理输出测量值～测量值与标准力矩对比即可进行仪器的校准。

　　5 结束语目前，国内尚无成熟的微型轴承启动摩擦力矩检测仪器，而现有测量设备中，大部分的测量误差较大。本仪器能够较为准确地测量微型轴承启动摩擦力矩，实现轴承启动运转状态的自动监控，完成自动测量。满足轴承制造厂家和轴承用户对微型轴承启动摩擦力矩测量的需求，具有较好的市场前景。