GB/T 40116-2021.Foil bearings- Performance of hydrodynamic gas journal bearings-Testing of static load capacity , friction coefficient and lifetime.
1范围.
GB/T 40116描述了箔片气体动压径向轴承的性能测试方法及结果比较方法,轴承由空气(气体)作为润滑介质，由转轴转动产生的气体动压作为支承。GB/T 40116给出的测试方法旨在测试和评价箔片气体动压径向轴承的静态承载能力、摩擦因数和使用寿命,并对不同测试条件下(如箔片气体动压径向轴承尺寸、转轴转速、环境气压和湿度等)获得的测试结果进行比较。由于测试条件可以改变,所以可通过设置测试条件来改变轴承的静态承载能力。
GB/T 40116所描述的测试方法使用条件如下:
a) 稳定状态是静态承载能力的评价前提,即在- -定工作条件下,载荷量级、方向和转速始终不变;
b)只有当箔片气体动压径向轴承在某一转速下保持转动惯量不变时,才能进人评估程序;
c)不考虑具有时变幅度和时变方向的动态载荷。
2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件。
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
起飞 take off
转轴与顶箔之间的气体动压确保转轴与顶箔开始分离一定距离的运行阶段。
3.2
间隙 clearance
转轴几何中心与轴套几何中心重合时转轴与顶箔之间的最小距离。

ICS 21.100.10
CCSJ 12
中华人民共和国国家标准
GB/T 40116—2021/IS0 13939:2019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Foil hearings Performance of hydrodynamic gas journal hearings-Testing of static load capacity,friction coefficient and lifetime(IS0 13939:2019,Foil bearings —Performance testing of foiljournal bearings Testing of static load capacity.frictioncoefficient and lifetime,IDT)2021-05-21发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-12-01实施
-riKacerKAca-
GB/T40116—2021/IS013939:2019本文件按照GB/T1.12020标准化1.作导则第1部分：标准文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件使用翻译法等同采用1S013939：2019《箔片轴承沿片径问轴承性能测试
力、摩擦因数和存命测试》。
本文件做了下列编辑性修改：
静态承载能
山丁箱片轴承可以使用其他润滑介质或采用静压润滑，为与内容保持一致，将名称改为“箔片轴承气体动径向轴承性能静态承载能力、摩擦因数利寿命测试》。本文件山中国机械工业联合会提出。本文件出全国滑动轴承标推化技术委员会（SAC/TC236)川I。本文件起草单位：中机尘产力促进心、湖南人学、湖南票德科技股份有限公司、洛阳轴承研究所有限公司、稳力(广东)科技有限公司、浙江长盛滑动轴承股份有限公司，本文件出全国滑动轴承标雅化技术委员会负责解释：rrKaeerkAca-
-riKacerKAca-
1范围
GB/T40116—2021/IS013939:2019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本文件描述了箔片气体动压径问轴承的性能测试方法及结果比较方法，轴承空气(气体)作为润滑介质由转轴转动产生的气体动压作为支承。本文件给出的测试方法后在测试和评价箔片气体动服径向轴承的静态承载能力、摩擦因数利使用寿命，并对不同测试条件下（如箱片气体动压径向轴承尺寸、转轴转速、环境气压和湿度等)获得的测试结果进行比较，由丁测试条件可以改变，所以可迪过设置测试条件来改变轴承的静态承载能力：本文件所描述的测试方法使用条件如下：稳定状态是静态承载能力的评价前提，即在一定工作条件下，载荷量级、方问和转速始终不变；a）
只有当箱片气体动压径问轴承在某一转速下保持转动惯量不变时，才能逃人评估程序：不考愿具有时变幅度利时变方向的动态载荷。2规范性引用文件
本文件没有规范性引用文件，
3术语和定义
下列术语和定义适用丁本文件，3.1
起飞takeoff
转轴与顶箔之问的气体动压确保转轴与顶箔开始分离一定距离的运行阶段，3.2
clearance
转轴儿何中心与轴套儿何中心重合时转轴与顶箔之问的最小距离，3.3
轴承摩擦力矩bearingtorcque
转轴与顶之问因转动引起摩擦而产生的摩擦力矩注：轴承摩擦力矩测试见6.4
载荷load
承载能力load capacity
静态条件下轴承可承受的荷载，3.5
初始载荷
initial load
初始阶段施加于转动系统上的载荷（3.4)。注：初始载荷宜小于静态承载能力和定轴承寿命时所使用的载荷，见7.3和19.21
-rrKaeerkAca-
GB/T 40116—2021/ISO13939:20193.6
static load capacity
静态承载能力
轴承在静态条件下所能承受的最大载荷（3.4)，注：静态承载能力测试见7.4
摩擦因数
frictioncoefficient
转轴和顶箔之间由于转动摩擦造成的流阻。注：障擦因数测试见第！章
轴承寿命
lifetime of bcaring
轴承初始尖效时所历经的全部启停测试次数。注：轴承寿命测试见第19章
表1～表4列出的符号适用于本文件。4.1
基本符号
罗马字母
表1符号
偏心距
重岳，载荷
库璟力短
表粗髓度
基本符号
-iKaeerKca-
罗马字母
V·inin/turn
启停测试次效
基本符号
附加符号
附加标志
测试目的
希腊字母表
偏心率
序擦因数
基本符号
表3符号
上标（显示在X上此内容来自标准下载网
表4符号
GB/T40116—2021/IS013939:2019希腊字母
附加符号
空气(环境)，平均值，应用
轴套内的空气
波箔,轴戚
顶消，摩擦
顶箔表面
股大值
径向.半径
稳态.静态，转轴
基本符号
说明（显示在X上)
无量纲
测试H的为测试和评估箔片气体动压径问轴承的静态承载能力、摩擦因数和使用寿命。特定尺寸
箔片轴承的这些主要性能指标与轴承应用的机械系统密切相关3
-rrKaeerKAca-
GB/T40116—2021/IS013939:2019箔片（体动压径向轴承的典型结构见附录A：6测试条件
6.1总则
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张得轴承性能。测试中，可观察到转轴尤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。测试装置
轴承测试装置应能控制轴承与转轴的相对位置。轴套可连接到独的支戚件上，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。
测试箔片气休动压径问轴承摩擦力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6.1测试和计算轴承摩擦力矩和载荷。6.3传感器安装
位移传感器安装在轴套两端且互成直角（如图2所示）。通过测量和比较传感器数值可获得轴心位移。对测量位移信号进行快速傅立叶变换（FFI)，或采用转速计测量转轴转速。采用热电偶测量周围空(气体)温度，测量顶箔表而湿度的热心偶应固定在顶箔表而。rrKaeerkAca
标引序号说明：
加载装置：
丝混；
转辑：
力昔杆；
滑纶：
测力单元：
平衡预裁荷
GB/T 40116—2021/ISO 13939:2019图1轴承摩擦力矩和承载能力测试装置-rKaeerkca-
GB/T40116—2021/ISO13939:2019标引序号说明：
1——位移传感器：
轴套：
测量空气温度的热电仍；
一测量顶箔表面温度的热电偶：-转箱：
项络。
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壁杆工的测力单元进行测量。转轴转动所导致的轴承摩擦力知M可逛过摩擦力F和距离（辅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：
式中：
轴承摩擦力知，单位为牛毫米（V·nm)；摩擦，单位为牛（V)；
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（tntml)，箱片气体动压径向轴承的净载荷F..（如图1所示)等于加载载荷.减去轴套重量I.F通过安装在轴套与加载装置之间的测力单元测得，6.5测试样本
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日的米设计制造。7测试方法
7.1总则
虚在充分预热后测试起飞转速评估承载能力：测试报先给出了测试和评所需的相关变量（见附录 B)。
-rrKaeerkca-
7.2启停测试周期和起飞转速评估GB/T 40116—2021/ISO 13939:2019转轴在驱动器驱动下开始转动，轴承开始工作，当转轴开始转动凡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率擦力矩变化的典型情况，轴戚摩擦力矩与转轴转速密划相关。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：并保持在摩擦万矩相对稳定的状态，当轴承摩擦力矩下降稳定值时.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)，转轴转速诚小到零的过程中，轴承摩操力又会突然增加，并随后降低，t
标引序号说明：
时间，单位为秒（(s)；
转轴转速，单位为转律分r/min)：M
摩擦力矩，单位为牛毫米(N·trrn)。?起飞
点线表示转轴转速：
：实线表示摩憬力炬M
图3转速-轴承摩擦力矩
单个启停测试周期包含以下过程：20
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逃行评估。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F5F=KX(LXd,)X(d,Xu)
式中：
箱片气体动压径向轴承的承载能力系数，其值为1.4(N·min/mm)；K
顶治的轴问长度，单位为毫米（mm）；d.
转轴径，单位为毫米（mm)：
转轴转速，单位为转每分（i/min）b）转轴转速达到起飞转速后运行状态应保持158.随后关闭电动机并保持5：停止状态+*（2)
c）将此过程定义为个启停测试周期。启停测试中可观察到转轴转速、转轴累计转动次数、轴承摩擦力知！轴套内以及项治表面的温度。7
KaeerkAca-
GB/T40116—2021/IS013939:20197.3静态承载能力的评估
静态承载能力F是稳态下箔片（体动斥径向轴承可承受的最大稳定载荷，静态戚载能力的确定过程如下。a）转轴转速保持在给定测试速度（如轴承在实际1作中的运行速度）。通过安装在轴套内的热也偶测量空气（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界左右，以便轴承获得更高承载能力：施而初始载荷随将转速降至测试转速。该状态下连续测试转轴转速和轴我擦力知5min，以判断室气膜或轴承是否破坏。转轴和顶箔问其有空（膜则说明轴承运转正常：召转轴和顶箔之间山现不必要的接触，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。
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)
-儿轴承发生失效.应及时卸载施加载荷·并在转轴达倒稳定转动状态且保持测试速度稳定运行儿分钟后停止测试，
保证轴承顺利T作的最人载荷为施加载荷F..净载荷F..采用6.1的方法计克.并记录在附录B的测试报先中
启停测试应在给定测试转速下重复至少3次，并将册次获得的净载衙记录在测试报告中f
（见附录B），
上述净载荷F..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g）
承载能力I并记录在测试报告（见附录B)7.4无量纲静态承载能力的计算
箱片气体动压径向轴承的前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)右关。因此，1作环境参数不同时，箔片（体动斥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F迪过公式(3)计算，并记录在测试报告中（见附录B)。F.=F/(p,XLXd)
式中：
F.——尤量纲静态承载能力；
F..——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/mtm）；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
轴承承载能力系数可根据公式（4)计算，并作为静态承载能力的性能指标，记录在测试报告中(见附录B)。
K-F/l(L Xd.)X(d,Xa)
武中：
静态承载能力.单位为牛(N)；
顶箔轴向长度.单位为毫米（mm)；rKaeerkca-
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