An experimental study on the applicability of acoustic emission to detection of lift-off state in gas foil bearings

Gas foil bearings (GFBs) are fluid dynamic bearings with applications in high-speed lightweight machinery. One of the important parameters in GFBs is the lift-off speed. It indicates a speed above which there is no occurrence of dry friction and wear between the rotor and bearing, the so-called lift-off state. There are various techniques for determination of the lift-off state. However, they come with major limitations and complexities for use in real-world applications, especially in high-speed machinery. In recent years, monitoring the lift-off condition in journal bearings based on acoustic emissions (AE) has been investigated and shown to be suitable for this type of bearing. Nevertheless, its applicability to GFBs is yet not known, as there has been no practical investigation on AE signals in GFBs. In the present work, the applicability of AE measurements to detection of lift-off state in GFBs is explored experimentally based on previous studies on journal bearings. The results demonstrate that AE measurements are a potential alternative to conventional methods in determining the lift-off state in GFBs. The comparison between features of AE signals, measured at two different locations on the bearing, with the friction torque as the reference exhibits the applicability of AE measurements to detection of lift-off state. Gasfolienlager (GFBs) sind fluiddynamische Lager, die in leichten Hochgeschwindigkeitsmaschinen eingesetzt werden. Einer der wichtigsten Parameter bei GFBs ist die Abhebedrehzahl. Sie gibt eine Drehzahl an, oberhalb derer keine trockene Reibung und kein Verschlei ss zwischen Rotor und Lager auftritt, der sogenannte Abhebezustand. Es gibt verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Abhebezustands. Sie sind jedoch f & uuml;r den Einsatz in der Praxis, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsmaschinen, mit erheblichen Einschr & auml;nkungen und Schwierigkeiten verbunden. In den letzten Jahren wurde die & Uuml;berwachung des Abhebezustands in Gleitlagern auf der Basis von Schallemissionen (AE) untersucht und als geeignet f & uuml;r diese Art von Lager erwiesen. Die Anwendbarkeit auf GFBs ist jedoch noch nicht bekannt, da es bisher keine praktischen Untersuchungen zu AE-Signalen in GFBs gab. In der vorliegenden Arbeit wird die Anwendbarkeit von AE-Messungen zur Erkennung des Abhebezustands in GFBs auf der Grundlage fr & uuml;herer Studien & uuml;ber Gleitlager experimentell untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass AE-Messungen eine m & ouml;gliche Alternative zu konventionellen Methoden zur Bestimmung des Abhebezustands in GFBs sind. Der Vergleich von AE-Signalen, die an zwei verschiedenen Stellen des Lagers gemessen wurden, mit dem Reibungsmoment als Referenz zeigt die Anwendbarkeit von AE-Messungen zur Erkennung des Abhebezustands.