摘要
摘要
动压气体轴承使用空气作为润滑剂，具有污染小、阻力低等优点，负载小，
要求转速高的特点，动压气体轴承因此在高速小型设备中应用和推广。在动压
气体轴承中，波箔轴承整体的结构紧凑，具有独特的波纹状结构为轴承提供足
够的承载能力，特别适用于各种高速小型设备。然而，高转速条件对轴承稳定
性要求更高，这就需要研究人员改进结构，提高轴承性能能使其适用于更多的
应用场景。而针对轴承研究就必须通过实验来验证假设、模型、仿真、结构改
进等研究内容的准确性，本文将基于PVDF压电材料制作的压电传感器引入轴
承实验验证和检测过程中，完成对轴承静特性的实验验证。
PVDF压电材料是使用较为广泛的有机压电材料，因其优异的性能被广泛
应用于多种场景的研究。考虑传感器需要响应迅速、精密但内部空间狭小且对
轴承本身机构不可造成过多影响，以PVDF压电薄膜制作厚度仅有150μm的传
感器，通过丝网印刷的方法对PVDF压电薄膜按照设计制作电极图案，使用印
有电极引出线的聚酰亚胺材料完成封装工作。
对波箔型动压气体轴承进行静特性仿真分析。考虑波箔结构和加入传感器
对整体结构刚度的影响建立了该波箔—传感器结构动压轴承的静态雷诺方程。
网格划分、离散化雷诺方程后，利用有限差分法求解方程，以此得到影响轴承
静特性的主要因素：转速、轴承偏心率、轴承参数等，求得该轴承的气膜压力
压力分布、承载力、偏位角等静特性。
利用该传感器放置在轴承内部波箔结构与轴承内壁之间，设计模拟轴承运
行情况的实验台通过施加标准力大小对传感器进行标定实验，使其适用于该轴
承实际工作过程。
在轴承实验中使用该传感器得到的气膜压力分布特性，得到准确的压力分
布图，与仿真结果分析对比。传感器输出结果与仿真分析压力分布基本吻合，传
感器应用性得到验证。该传感器可适用于符合波箔型动压气体轴承实验。
关键词:波箔轴承；PVDF；传感器；静特性
-I-
Abstract
Abstract
Hydrodynamicgasbearinghasbeenwidelyusedinmanyhigh-speedprecision
instruments,especiallyinmicroandsmall-sizedequipment,duetoits
miniaturizationandlowfrictionresistancewithoutlubricatingoil.Withsmallload
capacityandhighspeed,itissuitablefortheapplicationandpromotionofdynamic
gasbearing.Inthedynamicpressuregasbearing,thecorrugatedfoilstructure,asa
typicalrepresentative,iswidelyused.Itsuniquecorrugatedshapeprovides
sufficientbearingcapacityforthebearing,anditsexquisitestructureisespecially
suitableforhigh-speedsmallandcomplexequipmentunderworkingconditions.
However,highspeedconditionsrequirehigherstabilityofbearings,whichrequires
researcherstoimprovethestructureandimprovebearingp