ZNT气体涡轮流量计多采用油润滑的滑动轴承或滚动轴承,存在较大的局限性中动压气体轴承的研究        我国中科院有一些学者曾尝试将气体轴承应用于流量计中,不过大多是选用可倾瓦动压气体轴承.由于可倾瓦动压气体轴承不但体积大,而且成本极高,很难用于民用工业中,所以仅仅停留在试验阶段.迄今为止国外尚无此类问题的研究[1-4].综合制造成本、使用寿命以及精度提高等因素,本文作者设计了一种ZNT气体涡轮流量计用螺旋槽动压气体轴承（以下统称螺旋槽轴承）.流量测量仪表种类繁多,测量方法也很多.迄今为止,可供工业用的流量测量仪表种类达60种之多.在如此众多流量测量仪表中,ZNT气体涡轮流量计以其高精度、重复性好、抗干扰能力好、测量范围宽、结构紧凑等优点而广泛用于工业生产中.但是由于其主轴承使用滑动轴承或滚动轴承的局限性,使得ZNT气体涡轮流量计存在不能长期保持校准特性以及流体物性对流量特性有较大影响等缺陷   1. 气体动压润滑     如图2所示,旋转件1受载后将与固定件2产生偏心.当旋转件1以转速n运动时,其间隙为H1和H2,且H1>H2.过滤后的气体从H1流向H2,气体在楔形间隙中形成压力F1.气体是可压缩的,在间隙H2处形成低压区,结果在偏心方向也产生支承力F2,则总支承力F为矢量相加即:     F = F1 + F2      F用来平衡外载荷W.     动压气膜,是靠自生压力来支承外载荷的,故适应性差.转速越高,形成动压越好.但无论转速如何增加,或使油膜厚度h减到最小,气体动压润滑所产生的压强分布和承载能力都有其限制.   2.旋槽轴承的设计     螺旋槽轴承以其承载大（特别是在高速下）、功耗低、高速稳定性好等优点,远优于其它类型的动压气体轴承.由于按最大稳定性优化的螺旋槽轴承,与按最大承载优化的螺旋槽轴承相比较,其稳定性提高近千倍,而其承载能力最多损失77%,因此本文选用按最大稳定性原则设计.     根据窄槽原理,同时充分考虑可压缩性,由最大稳定性原则可以得出以下结论:     （1）在λ=1（λ=L/D）时,有槽面旋转的稳定性最佳.轴承有槽面旋转的稳定性,总好于无槽面旋转的情形.     （2）相对偏心率:正常工作下,ε=0.1~0.5;极限状态下,ε=0.8~0.9.     （3）轴承的稳定性对槽参数、、和十分敏感.     （4）相对间隙e/R=0.0002~0.0004     （5）当槽面旋转时,=1为最佳值,=4和=6是上限值.窄槽假设的界限为:Ng>Λ/5.         综合上述结论,本文取有槽面旋转,且λ=1.     为螺旋槽轴承结构;表1为λ=1时有槽面旋转的轴承参数.其中=hg/hr,lg=L1,l=L/2,=lg/（l - lg）,=bg/br. 表1 最大稳定性螺旋槽径向轴承部分最佳参数值（槽面旋转且λ=1） 无量纲参数 不可压缩数 可压缩数 槽宽比 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.478 1 2 5 10 20 40 80 槽深比 2.17 2.25 2.37 2.54 2.54 3.10 3.06 2.77 槽长比 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 0.904 槽角β/（°） 36.0 36.2 35.6 34.1 34.1 22.0 21.8 24.2 径向承载/ε 0.0899 0.0973 0.194 0.424 0.654 0.694 0.997 2.87 稳定性比 1.10 1.39 ∞ 13.6 8.52 9.47 299.0 779.0 临界质量 16.6 18.4 10.6 8.61 8.61 6.44 6.39 3.94承载比 0.89 0.79 0.61 0.49 0.49 0.37 0.37 0.68     设计本轴承,最重要的就是核算其承载能力.在上述前提下有以下公式:     最大稳定承载  W = /（paLD）     可压缩数 Λ= 6μωε2/pa     式中:pa为环境压力;μ为润滑气体动力粘度;D为轴承直径;ω为轴承转速.     由于各无量纲参数都与可压缩数Λ有密切关系,所以要核算其承载能力,就必须先求得Λ.从上面公式可以看出,Λ由μ、ω、ε和Pa共同决定.一般来说,气体动力粘度可取2×10-5Pa·s,环境压力可取1.5×105Pa;考虑到制造的成本,e可取1.75×10-6m,而本文在前面已经取λ=1,所以经过计算可得:     Λ = 65.3ωD2     用MATLAB软件分析以上式子,可以得到图4.     根据最大稳定承载     W=ε /（εpaLD）=7.5×104D2/ε     通过对表1的分析,同样利用MATLAB软件分析最大稳定承载W与参数径向承载/ε以及轴承直径D的相互关系,可以得到图5.    ZNT气体涡轮流量计主轴承大多采用油润滑的滑动轴承或滚动轴承,存在较大的局限性.采用螺旋槽气体轴承,设计了一种ZNT气体涡轮流量计.按最大稳定性的原则,利用MATLAB软件,系统地分析了在ZNT气体涡轮流量计中动压气体轴承的结构形式对其载荷及稳定性的影响,得到了ZNT气体涡轮流量计中动压气体轴承的可行工作范围.     倘若需要ZNT气体涡轮流量计的正常工作速度在4500r/min以上时,在各参数都取本文参数,其最大稳定载荷会在5N左右.况且本文的许多参数是取近似值,如果能够将各个参数进一步优化,正常工作速度比较大的ZNT气体涡轮流量计的主轴承完全可以用螺旋槽轴承.推荐产品.电磁流量计,压力变送器,孔板流量计,V锥型流量计,超声波流量计,涡街流量计,涡轮流量计,热电偶.