The Development of Thermohydrodynamic Bearings

由於工業用大型旋轉機械(轉子-軸承系統，運轉時線速度在10 m/sec 以上)在發展過程中，通常很難全盤考量系統之動態問題，包括臨界速度、各式轉子不平衡及因軸承(通常為液動軸承)設計不當，在運轉時軸承本身引發(self-excited)之系統不穩定等。因而在實際運轉或雛型機測試時，若發生系統動態問題，在時間及成本因素下，常常無法重新更改系統設計，如轉子長度、直徑及剛性等，此時的最佳選擇為更改系統中軸向及徑向負載的液動軸承設計，包括如軸承剛性、阻尼及使用特殊形狀之軸承等，來降低或消除引發系統之不穩定性的來源，諸如油膜抖動或旋震(oil whipping or whirling)。因此能掌控各式高速液動軸承的特性及設計能力，是目前應付高速旋轉機械動態問題最有時效的方式。本計畫擬以計畫主持人過去兩年發表於Journal of Tribology (ASMETrans.)的二篇熱液動潤滑理論與實驗應證的論文[2，3]為進一步研究的基礎，利用此模型可用於任何油膜形狀之液動軸承的特性，以大型渦輪機或發電機齒輪箱之液動軸承為模擬研究對象，發展並建立一小型高速「轉子-軸承」測試台，來探討各式液動軸承，諸如橢圓形、偏置形(off-set)或三弧形(3-lobed)之軸承，在剛性轉子系統下對機件在高速運轉下對系統穩定性的抑制能力，以培養精密機械元件之設計技術。在高速運轉的系統下，為維護操作安全及降低人為實驗的誤差，本研究擬經由數據擷取系統及電腦監控來進行準確的數據量測實驗，並在實驗結果的引導下，驗證或修正理論模型。本計畫預期完成小型高速「轉子-軸承」系統測試台，及建立可提高系統不穩定起始轉速(on-set speed)之方法，以期提昇相關工業技術，增進基礎機械學理之應用研究。

Project ID:PA8702-2130
External Project ID:NSC87-2212-E182-006