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GB／T 40116-2021 箔片轴承 气体动压径向轴承性能 静态承载能力、摩擦因数和寿命测试.pdfGB/T40116—2021/ISO13939:2019
箱片气体动压径向轴承的典型结构见附录A。
为比较静态承载能力，应在轴承所处工作环境的压力、温度和湿度均达到平衡状态后进行测试，通 过测试轴承摩擦力矩和转轴转速获得轴承性能。测试中，可观察到转轴无接触浮于顶箔之上的起飞转 速，测试和比较轴承性能时，转轴的转速应高于起飞转速，
轴承测试装置应能控制轴承与转轴的相对位置。轴套可连接到独立的支承件上，如弹簧或弹簧组。 还可采用防振装置防止严重影响测试结果的扰动。此外，过度摩擦会导致轴承错位，从而严重影响测试 结果。 测试箔片气体动压径向轴承摩擦力矩和静态承载能力的装置可按图1安装。采用图1所示测试系 统，根据6.4测试和计算轴承摩擦力矩和载荷。
位移传感器安装在轴套 重和比较传感器数值获得轴心位 移。对测量位移信号进行快速傅立叶变换 或采用转速计测量转轴转速。采用热电偶测量周围 空气（气体）温度AQ/T 2053-2016 金属非金属地下矿山监测监控系统通用技术要求，测量顶箔表面温度的热电偶应固定在顶箔表面
GB/T40116—2021/ISO13939:2019
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图1轴承摩擦力矩和承载能力测试装置
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标引序号说明： 一位移传感器； 轴套； 测量空气温度的热电偶； 测量顶箔表面温度的热电偶： 转轴： 一顶箱。
6.4轴承摩擦力矩和载荷的计算
图2传感器安装示意图
摩擦力F可通过连接在轴套外侧力臂杆上的测力单元进行测量。转轴转动所导致的轴承摩擦力 矩M可通过摩擦力F和距离r（轴套轴心到测力单元轴心的垂直距离）的乘积计算获得，如公式（1） 所示： M=FXr 1 式中： M一轴承摩擦力矩，单位为牛毫米（N·mm）； F 摩擦力，单位为牛（N）； 轴套轴心线与力臂杆上测力单元轴心线的垂直距离，单位为毫米（mm）。 箔片气体动压径向轴承的净载荷Fw.n（如图1所示）等于加载载荷Fw.a减去轴套重量Fwh，Fw.a通 过安装在轴套与加载装置之间的测力单元测得
摩擦力F可通过连接在轴套外侧力臂杆上的测力单元进行测量。转轴转动所导致的轴承摩擦力 矩M可通过摩擦力F和距离r（轴套轴心到测力单元轴心的垂直距离）的乘积计算获得，如公式（1） 所示： M=FXr （1 式中： M一轴承摩擦力矩，单位为牛毫米（N·mm）； F 摩擦力，单位为牛（N）； 轴套轴心线与力臂杆上测力单元轴心线的垂直距离，单位为毫米（mm）。 箔片气体动压径向轴承的净载荷Fw.n（如图1所示）等于加载载荷Fw.a减去轴套重量Fw.h，Fwa通 过安装在轴套与加载装置之间的测力单元测得
包含轴套、波箔、顶箔在内的箱片气体动压径向轴承和转轴可根据使用目的来设计制造。
应在充分预热后测试起飞转速并评估承载能力。 附录B)。
应在充分预热后测试起飞转速并评估承载能力。 附录B)。
7.2启停测试周期和起飞转速评估
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转轴在驱动器驱动下开始转动，轴承开始工作。当转轴开始转动且转速逐渐增加时测试轴承摩擦 力矩。 图3所示为启停测试中轴承摩擦力矩变化的典型情况，轴承摩擦力矩与转轴转速密切相关。随着 转速增大，轴承摩擦力矩会在某一转速下突然增加， ，随后降低，并保持在摩擦力矩相对稳定的状态。当 油承摩擦力矩下降到稳定值时，此时的转速确定为轴承的起飞转速，应将其记录在测试报告中（见附 录B)。转轴转速减小到零的过程中，轴承摩擦力矩又会突然增加，并随后降低
单个启停测试周期包含以下过程
单个启停测试周期包含以下过程
图3转速轴承摩擦力矩
单个后停测试同期包含以下过程： 首先，应确定启停测试所需载荷并加载。宜选择实际施加于转动系统的载荷值对轴承的承载 能力和使用寿命进行评估。否则，可根据经验公式（2)计算启停测试所需初始载荷F，随后根 据7.3的测试程序评估施加载荷F
首先，应确定启停测试所需载荷并加载。宜选择实际施加于转动系统的载荷值对轴承的承载
F=KX(LXd)X(d,Xw) ...............(
F=KX(LXd.)X(d.Xw）
一箔片气体动压径向轴承的承载能力系数，其值为1.4(N·min/mm"）； 一顶箔的轴向长度，单位为毫米（mm）； d，一一转轴直径，单位为毫米（mm）； 转轴转速，单位为转每分（r/min）。 b）转轴转速达到起飞转速后，运行状态应保持15s，随后关闭电动机并保持5s停止状态， 将此过程定义为一个启停测试周期。启停测试中可观察到转轴转速、转轴累计转动次数、轴承 摩擦力矩、轴套内以及顶箔表面的温度
7.3静态承载能力的评估
静态承载能力的确定过程如下 转轴转速保持在给定测试速度（如轴承在实际工作中的运行速度）。通过安装在轴套内的热电 偶测量空气（气体）温度并确定热平衡状态，系统达到热平衡状态后方可进行测试。测试转速 设置在起飞转速和保证轴承系统稳定运行的转速之间 b）提高转速，转速增量为测试转速的10%左右，以使轴承获得更高承载能力。施加初始载荷 Fw，随后将转速降至测试转速。该状态下连续测试转轴转速和轴承摩擦力矩5min，以判断空 气膜或轴承是否破坏。转轴和顶箔间具有空气膜则说明轴承运转正常。若转轴和顶箔之间出 现不必要的接触，则会发生不稳定振动，此时务必切换到步骤d），否则粘附将会在几秒钟内 出现， C 如果没有发生失效，则提高转速，转速增量为测试转速的10%左右；增加载荷，载荷增量为初 始载荷的1%，随后将转速降至测试转速。观察轴承5min看是否发生失效， d 一且轴承发生失效，应及时卸载施加载荷，并在转轴达到稳定转动状态且保持测试速度稳定 运行几分钟后停止测试。 e 保证轴承顺利工作的最大载荷为施加载荷Fwa，净载荷Fw..采用6.4中的方法计算，并记录在 附录B的测试报告中。 f 启停测试应在给定测试转速下重复至少3次，并将每次获得的净载荷Fw记录在测试报告中 （见附录B） 8 上述净载荷Fw.中，将保证轴承顺利工作的最小净载荷值作为轴承在给定测试转速下的静态 承载能力F，并记录在测试报告中（见附录B）
7.4无量纲静态承载能力的计算
箔片气体动压径向轴承的静态承载能力会受到周围空气（气体)压力影响，作为工作介质，气体压力 与轴承的投影面积（即转轴直径与轴承长度的乘积）有关。 因此，工作环境参数不同时，箔片气体动压径向轴承的性能可通过对静态承载能力进行无量纲化， 即计算每一投影面积的承载能力来消除周围空气（气体）造成的影响，从而进行比较和评估。 无量纲静态承载能力Fw.s通过公式（3)计算，并记录在测试报告中（见附录B）。
Fw.s 无量纲静态承载能力； Fw.s 静态承载能力，单位为牛（N)； Pa 周围空气压力，单位为牛每平方毫米（N/mm"）； 顶箔轴向长度，单位为毫米（mm）； d. 转轴直径，单位为毫米（mm）
7.5轴承承载能力系数
见附录B)。 K=Fws/[(LXd,)X(d,Xw)) 式中： Fws 静态承载能力，单位为牛（N)； ? 顶箔轴向长度，单位为毫米（mm）；
见附录B)。 K = Fw.s /[( 式中： Fw.s 静态承载能力，单位为牛（N)； 顶箔轴向长度，单位为毫米（mm）：
转轴直径，单位为毫米（mm）； 转轴转速，单位为转每分（r/min）
转轴直径，单位为毫米（mm）； 转轴转速，单位为转每分（r/min）
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无量纲静态承载能力与转轴中心位置的变化密切相关。将轴套和转轴的中心距定义为偏心距e， 转轴中心与轴套中心重合时，轴与顶箔间的径向间隙定义为间隙C，。 间隙和偏心率根据公式（5）计算获得
C， 箔片气体动压轴承的间隙，单位为微米（mm）； d 轴套内径，单位为毫米（mm）； d 转轴直径，单位为毫米（mm）； H一 波箔高度，单位为毫米（mm）； 8 顶箔厚度，单位为毫米（mm）； 偏心率； 偏心距，单位为微米（mm）。 图4给出了偏心率与无量纲静态承载能力的关系。间隙在轴承设计和制造时确定，并在测试报告 中注明（见附录B）。位移传感器按图2所示安装在轴套两端且互成直角，通过比较传感器测量值可获 转轴轴心的位移。偏心距和偏心率通过测得的位移计算获得，并记录在报告中（见附录B）。本文件 中，取轴套两端测量值的算术平均值
图4偏心率与无量纲静态承载能力的典型关系
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摩擦力和摩擦因 摩擦力F。，以及通过公式（1)和7.3获得的静态承载能力Fw计算出来。 μ=F/Fw.s
稳态条件 摩擦力F。，以及通过公式（1)和7.3获得的静态承载能力Fw计算出来。 =F./F.
以静态承载能力F.作为施加载荷，重复 7.2中所描述的启停测试，以对轴承进行耐久性测
转轴转动产生的气体动压在很天程度上受转轴与顶箔之间的间隙C，影响（如第8章所述）。当因 顶箔和/或转轴磨损导致其间隙超过一定数值时，性能指标（如静态承载能力）将会降低。因此，应将磨 损量控制在一定范围内，以保证间隙处于合适的范围（典型箔片气体动压径向轴承的间隙约为 100um)。 若顶箱上涂有固体润滑剂或其他物质，且涂层本身对轴承性能有重要影响，则涂层被完全磨去时的 启停测试次数即为轴承使用寿命，记录在测试报告中（见附录B）。 其他情况下，当顶箔磨损率达到顶箔厚度20%或转轴接触到顶箔厚度的20%时，其启停测试次数 即为轴承使用寿命，记录在测试报告中（见附录B）。 启停测试每循环1000次，测量一次磨损率。
GB/T 16870-2009 芦笋 贮藏指南测试报告（见附录B)应包含以下内容： a) 本文件编号； b) 轴承参数； c) 测试条件； d) 测试方法； e) 加载方法； f) 测试地点； g) 测试日期； h) 测试人员； i) 测试结果。
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附录A （资料性） 典型箔片气体动压径向轴承结构 箔片气体动压径向箔片轴承由轴套、波箔或具有类似功能的弹性装置，以及位于弹性装置与转轴之 间的顶箔组成，如图A.1所示。 根据设计需要，可在轴套外侧加装外壳。 确保转轴和顶箔之间的间隙可使转轴转动产生的流体动压建立起空气膜。 图A.2给出了波箔和顶箔的结构
附录A （资料性） 典型箔片气体动压径向轴承结构 箔片气体动压径向箔片轴承由轴套、波箔或具有类似功能的弹性装置，以及位于弹性装置与转轴之 间的顶箔组成，如图A.1所示。 根据设计需要，可在轴套外侧加装外壳 确保转轴和顶箔之间的间隙可使转轴转动产生的流体动压建立起空气膜。 图A.2给出了波箔和顶箔的结构
型箔片气体动压径向轴承
图A.2波箔和顶箔结构
GB/T 23628-2009 建立有害生物低发生率地区的要求GB/T40116—2021/ISO13939:2019
表B.1测试报告（续）
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