ZNT氣體渦輪流量計(jì)多采用油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承,存在較大的局限性中動(dòng)壓氣體軸承的研究 我國(guó)中科院有一些學(xué)者曾嘗試將氣體軸承應(yīng)用于流量計(jì)中,不過大多是選用可傾瓦動(dòng)壓氣體軸承.由于可傾瓦動(dòng)壓氣體軸承不但體積大,而且成本,很難用于民用工業(yè)中,所以僅僅停留在試驗(yàn)階段.迄今為止國(guó)外尚無(wú)此類問題的研究[1-4].綜合制造成本、使用壽命以及精度提高等因素,本文作者設(shè)計(jì)了一種ZNT氣體渦輪流量計(jì)用螺旋槽動(dòng)壓氣體軸承（以下統(tǒng)稱螺旋槽軸承）.流量測(cè)量?jī)x表種類繁多,測(cè)量方法也很多.迄今為止,可供工業(yè)用的流量測(cè)量?jī)x表種類達(dá)60種之多.在如此眾多流量測(cè)量?jī)x表中,ZNT氣體渦輪流量計(jì)以其高精度、重復(fù)性好、抗力好、測(cè)量范圍寬、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)而廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中.但是由于其主軸承使用滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承的局限性,使得ZNT氣體渦輪流量計(jì)存在不能長(zhǎng)期保持校準(zhǔn)特性以及流體物性對(duì)流量特性有較大影響等缺陷 1. 氣體動(dòng)壓潤(rùn)滑 如圖2所示,旋轉(zhuǎn)件1受載后將與固定件2產(chǎn)生偏心.當(dāng)旋轉(zhuǎn)件1以轉(zhuǎn)速n運(yùn)動(dòng)時(shí),其間隙為H1和H2,且H1>H2.過濾后的氣體從H1流向H2,氣體在楔形間隙中形成壓力F1.氣體是可壓縮的,在間隙H2處形成低壓區(qū),結(jié)果在偏心方向也產(chǎn)生支承力F2,則總支承力F為矢量相加即: F = F1 + F2 F用來平衡外載荷W. 動(dòng)壓氣膜,是靠自生壓力來支承外載荷的,故適應(yīng)性差.轉(zhuǎn)速越高,形成動(dòng)壓越好.但無(wú)論轉(zhuǎn)速如何增加,或使油膜厚度h減到最小,氣體動(dòng)壓潤(rùn)滑所產(chǎn)生的壓強(qiáng)分布和承載能力都有其限制. 2.旋槽軸承的設(shè)計(jì) 螺旋槽軸承以其承載大（特別是在高速下）、功耗低、高速穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),遠(yuǎn)優(yōu)于其它類型的動(dòng)壓氣體軸承.由于按穩(wěn)定性優(yōu)化的螺旋槽軸承,與按承載優(yōu)化的螺旋槽軸承相比較,其穩(wěn)定性提高近千倍,而其承載能力最多損失77%,因此本文選用按穩(wěn)定性原則設(shè)計(jì). 根據(jù)窄槽原理,同時(shí)充分考慮可壓縮性,由穩(wěn)定性原則可以得出以下結(jié)論: （1）在λ=1（λ=L/D）時(shí),有槽面旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性.軸承有槽面旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性,總好于無(wú)槽面旋轉(zhuǎn)的情形. （2）相對(duì)偏心率:正常工作下,ε=0.1~0.5;極限狀態(tài)下,ε=0.8~0.9. （3）軸承的穩(wěn)定性對(duì)槽參數(shù)、、和十分敏感. （4）相對(duì)間隙e/R=0.0002~0.0004 （5）當(dāng)槽面旋轉(zhuǎn)時(shí),=1為值,=4和=6是上限值.窄槽假設(shè)的界限為:Ng>Λ/5. 綜合上述結(jié)論,本文取有槽面旋轉(zhuǎn),且λ=1. 為螺旋槽軸承結(jié)構(gòu);表1為λ=1時(shí)有槽面旋轉(zhuǎn)的軸承參數(shù).其中=hg/hr,lg=L1,l=L/2,=lg/（l - lg）,=bg/br.表1 穩(wěn)定性螺旋槽徑向軸承部分參數(shù)值（槽面旋轉(zhuǎn)且λ=1）無(wú)量綱參數(shù)不可壓縮數(shù)可壓縮數(shù)槽寬比0.60.60.60.60.60.60.60.47812510204080槽深比2.172.252.372.542.543.103.062.77槽長(zhǎng)比1.01.01.01.01.01.01.00.904槽角β/（°）36.036.235.634.134.122.021.824.2徑向承載/ε0.08990.09730.1940.4240.6540.6940.9972.87穩(wěn)定性比1.101.39∞13.68.529.47299.0779.0臨界質(zhì)量16.618.410.68.618.616.446.393.94承載比0.890.790.610.490.490.370.370.68 設(shè)計(jì)本軸承,最重要的就是核算其承載能力.在上述前提下有以下公式: 穩(wěn)定承載 W = /（paLD） 可壓縮數(shù) Λ= 6μωε2/pa 式中:pa為環(huán)境壓力;μ為潤(rùn)滑氣體動(dòng)力粘度;D為軸承直徑;ω為軸承轉(zhuǎn)速. 由于各無(wú)量綱參數(shù)都與可壓縮數(shù)Λ有密切關(guān)系,所以要核算其承載能力,就必須先求得Λ.從上面公式可以看出,Λ由μ、ω、ε和Pa共同決定.一般來說,氣體動(dòng)力粘度可取2×10-5Pa·s,環(huán)境壓力可取1.5×105Pa;考慮到制造的成本,e可取1.75×10-6m,而本文在前面已經(jīng)取λ=1,所以經(jīng)過計(jì)算可得: Λ = 65.3ωD2 用MATLAB軟件分析以上式子,可以得到圖4. 根據(jù)穩(wěn)定承載 W=ε /（εpaLD）=7.5×104D2/ε 通過對(duì)表1的分析,同樣利用MATLAB軟件分析穩(wěn)定承載W與參數(shù)徑向承載/ε以及軸承直徑D的相互關(guān)系,可以得到圖5. ZNT氣體渦輪流量計(jì)主軸承大多采用油潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承,存在較大的局限性.采用螺旋槽氣體軸承,設(shè)計(jì)了一種ZNT氣體渦輪流量計(jì).按穩(wěn)定性的原則,利用MATLAB軟件,系統(tǒng)地分析了在ZNT氣體渦輪流量計(jì)中動(dòng)壓氣體軸承的結(jié)構(gòu)形式對(duì)其載荷及穩(wěn)定性的影響,得到了ZNT氣體渦輪流量計(jì)中動(dòng)壓氣體軸承的可行工作范圍. 倘若需要ZNT氣體渦輪流量計(jì)的正常工作速度在4500r/min以上時(shí),在各參數(shù)都取本文參數(shù),其穩(wěn)定載荷會(huì)在5N左右.況且本文的許多參數(shù)是取近似值,如果能夠?qū)⒏鱾€(gè)參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化,正常工作速度比較大的ZNT氣體渦輪流量計(jì)的主軸承可以用螺旋槽軸承.推薦產(chǎn)品.電磁流量計(jì),壓力變送器,孔板流量計(jì),V錐型流量計(jì),超聲波流量計(jì),渦街流量計(jì),渦輪流量計(jì),熱電偶.