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透平膨胀机是大型制冷低温系统中的关键设备，其工作的稳定性对整个系统有重大影响。由于其工作在低温环境下，常规的油润滑容易凝固影响润滑性能。而气体轴承具有速度高、摩擦小、无污染等显著优点，应用在这类超精密和超高速旋转设备中，但其刚度低、阻尼小以及动态稳定性较差等缺点限制了其大范围应用。为了提高气体轴承的承载力和刚度，同时使轴承与转子系统具有更高的精度和稳定性，国内外学者们进行了广泛而深入的研究。 静压气体轴承是气体轴承中应用最广的一类。目前针对静压径向气体轴承的研究主要集中在供气压力、间隙大小等变量，对供气角度、转子转速以及转子运动方向对轴承影响的研究较少，针对静压止推轴承的研究也集中在圆盘形止推轴承，且多从承载力角度切入，对环形止推轴承的刚度特性以及不同润滑气体对承载特性的影响较少报导。本文从上述角度对静压气体轴承进行了研究，主要研究内容包括: 1、从流体的基本控制方程(Navier-Stocks)出发，推导了气体润滑的基本控制方程—Reynolds方程，结合气体轴承的实际工作状况建立了可压缩静压气体轴承的稳态数学模型，并将方程进行无量纲化。 2、针对单排4孔静压径向气体轴承，利用GAMBIT分块划分网格，解决了划分网格过程中因气膜厚度与轴承长度和轴颈半径相比极小而易造成负网格和网格扭曲的问题。通过FLUENT数值仿真对轴承进行了研究，并比较了不同供气角度、不同转速以及转轴旋转方向对径向轴承性能的影响。 3、针对环形平板静压止推气体轴承，从提高静态刚度角度的角度出发，探讨止推轴承的最大刚度优化设计。对单排多孔供气止推轴承模型，研究供气孔数目与供气孔直径对轴承承载力、耗气量和最大静态刚度的影响，同时对比了空气与氦气作为润滑介质时对轴承性能的影响。 4、对静压气体轴承性能测试中承载力的不同加载方式进行了比较，设计了一种使用气缸加载的止推气体轴承性能测试实验台。并且对径向轴承动态性能测试中外力加载容易对轴承转子系统造成干扰的问题，提出了一种采用电磁力的无接触加载装置的解决方案。