弹性环阻尼器应变特性分析及实验研究

弹性环应变特性是影响弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)疲劳特性的重要因素。本文针对弹性环应变特性,分别利用有限元方法和有限体积法建立了弹性环和油膜的仿真分析模型,通过分域耦合的迭代方法进行求解,获得了弹性环应变的动力响应。并设计了ERSFD应变特性实验台,开展了应变特性测试实验。研究结果表明:弹性环应变时域信号,有1/2周期趋近于0,类似半波正弦的脉冲循环信号,说明稳态进动过程中,远离进动位置的弹性环与轴颈相互分离或接触不紧密。弹性环受拉伸交变应力影响较大,其中靠近外凸台的小孔内出口处的最大等效应变为1.771×10^(-3),受拉伸交变应力的影响最大。

附加阻尼环的航空齿轮强迫响应分析方法

为了避免航空齿轮振动过大导致齿轮辐板破裂,在齿轮外缘安装阻尼环是一种有效减振方法。针对工程中阻尼环设计时缺乏有效便捷的设计方法问题,基于能量法建立了航空齿轮节径型振动下阻尼环的等效参数模型。在给定模态振型下,将阻尼环的影响效果简化为依赖于齿轮振幅(振动应力)的等效阻尼、等效刚度和等效质量,实现了齿轮-阻尼环系统幅频响应快速求解。以某航空齿轮为例,分析了激励载荷、摩擦系数、转速以及结构固有阻尼对强迫响应的影响,结合许用振动应力进行了阻尼环优化设计。结果表明:阻尼环减振效果与振动应力具有强非线性,在本文给定的激励载荷及100 MPa许用振动应力下,阻尼环质量比不应大于5%,最佳摩擦系数为0.1,设计得当的阻尼环能够降低50%以上的振动应力。

可更换U型环耗能金属阻尼器研究

提出可更换U型环耗能金属阻尼器,并推导其力学理论公式。相较于传统的以平动变形模式为主的U型耗能金属阻尼器,新型阻尼器变形模式为平动加转动,从而产生了空间作用效应,进而使其承载力、弹性刚度以及耗能能力均得到较大提升。运用ABAQUS有限元软件对阻尼器进行数值分析,并引入空间调整系数考虑其空间作用效应。结果表明该新型阻尼器的力学性能优于传统阻尼器,且震后便于更换。

弹性环挤压油膜阻尼器支撑下的柔性转子系统动力学分析

弹性环挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)具有良好的支撑作用和减振效果,但由于其结构和流场耦合行为极为复杂,使得已有的物理模型难以完整表现出ERSFD的力学特性.为了进一步探究ERSFD的力学机理,本文借助有限元仿真平台,采用双向流固耦合的计算方法,剖析弹性环与油膜之间的相互作用,获取ERSFD中油膜压力的分布规律.在此基础上,利用最小二乘法进一步拟合出ERSFD等效刚度、等效阻尼与转子轴颈扰动位移的映射关系,并将其分别引入柔性转子系统动力学模型中.通过数值计算研究了ERSFD支撑下柔性转子系统的振动响应,分别给出了不同转速下转子系统的响应分岔图、轴心轨迹等.同时,通过对比分析,进一步揭示了ERSFD所诱发出的转子系统丰富的非线性动力学行为,有助于对ERSFD轴承支撑特性的理解.

弹性环式挤压油膜阻尼器一体化圆柱滚子轴承保持架振动特性分析

航空发动机主轴中滚动轴承为了降低系统振动经常与弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper, ERSFD)联合使用。基于滚动轴承动力学理论和流体力学控制方程,采用变步长积分算法建立圆柱滚子轴承与ERSFD耦合的动力学分析模型,对外圈带ERSFD的圆柱滚子轴承保持架振动特性和打滑率进行研究。研究结果表明:与未装配ERSFD的圆柱滚子轴承相比,ERSFD可以提高圆柱滚子轴承保持架的稳定性。过大或过小的弹性环凸台数量与宽度都不利于圆柱滚子轴承保持架的稳定性,需要选择合适的凸台数量和宽度。径向载荷与转速对带弹性环的圆柱滚子轴承保持架稳定性影响显著,保持架涡动频率的谐波次数随着径向载荷的增加而减少,其对应的幅值也减小;保持架涡动频率的谐波次数随着转速的增加而增加,其对应幅值也增加。

四塔支承超大直径圆环复杂结构设计

上海临港新片区新建一幢地标建筑,该建筑为四幢46.8 m高的塔楼支承一个直径150 m、高度8.6 m的超大直径圆环,结构复杂。结构主要特点是超大直径圆环内侧采用倒三角形空间桁架、楼面梁采用变截面悬挑钢梁,四幢塔楼采用钢框架-屈曲约束支撑-屈曲约束钢板墙结构体系,超大直径圆环和四幢支承塔楼之间采用一个对角铰接、另一个对角滑动支座加黏滞阻尼器的连接方式。由于建筑师的要求,超大直径圆环横截面为外侧开口的C形截面,如何克服圆环外侧开口带来的扭转作用是设计难点。主要进行了支承塔楼的结构设计和计算分析,超大直径圆环的结构选型和抗扭性能研究,圆环和支承塔楼连接设计,支承塔楼和圆环组成的整体结构计算分析,整体结构大震下弹塑性时程分析。设计和研究成果可为圆环结构、多个塔楼共同支承一个上部结构等类似工程设计提供借鉴。

圆环阻尼器截面优化及优化后的撞击性能研究

针对车辆撞击道路两侧输电杆塔的事故频繁发生的现状,设计了一种基于圆环型阻尼器的新型耗能防撞装置,用其保障输电杆塔的正常使用,使输电杆塔在受到车辆撞击后能够有效减少冲击能量带来的损伤。通过非线性有限元软件LS-DYNA对新型耗能防撞装置的主要耗能构件圆环型阻尼器进行了冲击耗能分析,并对该耗能防撞装置进行了实际车辆撞击下的防撞性能研究。对经典钢板单向准静态加载试验进行了数值模拟,结果表明所建立的有限元模型可以较好地模拟钢材在荷载作用下的变形情况。基于此模型分析了不同截面尺寸下圆环型阻尼器在冲击作用下的耗能能力和变形情况,得出了最优截面参数,并对比分析了最优尺寸下的新型耗能防撞装置和普通输电杆塔的防护效果。结果表明,在落锤撞击作用下,优化后圆环型阻尼器的变形情况良好,且吸能效果达到了最佳;在车辆撞击作用下,采用优化后的圆环型阻尼器作为主要耗能构件的新型耗能防撞装置能够吸收大部分车辆撞击的能量,并有效降低了车辆撞击过程中的冲击力峰值与平台值。因此,基于圆环型阻尼器的新型耗能装置具有较好的耗能能力,可以保障输电杆塔的安全。

考虑弹性环变形的挤压油膜阻尼器-转子系统动力响应仿真方法

为了研究弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)对转子-支承系统动力特性的影响,基于阻尼器的流固耦合交互作用,提出了考虑弹性环变形的转子系统动力学响应仿真方法。针对流固耦合特性仿真,固体域采用有限元法计算弹性环变形,流体域采用有限差分法计算油膜压力分布。将阻尼器的动力学系数引入转子系统,采用扫频法求解系统运动方程,最终得到转子系统的稳态动力响应。研究结构参数对ERSFD阻尼系数的影响发现,油膜阻尼与偏心率、轴向长度正相关,而与凸台高度、凸台个数负相关;凸台宽度在4~12 mm内存在最优值,使得油膜阻尼最大。基于参数影响规律改进阻尼器结构,并应用到转子系统后开展仿真分析。结果表明:ERSFD能够提供较大的油膜阻尼,通过降低支承外传力使得盘处的振幅减小。改进后的ERSFD阻尼更大,盘处一阶减振幅度从28%显著提升至41%。

飞灰过滤器反吹阀国产内件的应用与改进

介绍飞灰过滤器反吹阀国产内件的应用情况,对阀座损坏和阀门外漏的原因进行分析,通过改进阀座材质、调整阀座预压缩量、改进阀杆和波纹管结构、增加液压阻尼器、优化仪表气源压力和阀门维修技术等措施,有效提高了阀门及内件的使用寿命,降低了阀门运行、维护成本,提高了飞灰过滤器及煤气化装置的运行稳定性。

弹性环式挤压油膜阻尼器动力设计方法

弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)与传统挤压油膜阻尼器(SFD)相比,在动力特性方面具有一定的特色.以燃气涡轮发动机用ERSFD为对象,基于有限元挤压油膜理论对ERSFD的弹性环支承刚度、油膜压力场分布和油膜阻尼等特性进行了研究.根据ERSFD的结构特点,利用有限元法分析其动力特性不仅具有模型简单、计算量小的优点,而且能考虑到各种复杂的边界条件及封严装置.研究结果表明,本计算方法和结果可以作为ERSFD结构优化的依据.与SFD(Squeeze Film Damper)相比,ERSFD具有分段式油膜间隙,可利用弹性环的弹性变形来调整油膜间隙,将油膜间隙控制在一个合适的范围内,从而有效地避免传统SFD在一定工作条件下的非线性振动现象的发生.

不同构造参数对圆环耗能器性能的影响分析

设计了13组不同构造参数的圆环耗能器,采用ABAQUS软件对安装在支撑框架结构中的圆环耗能器进行参数分析,研究圆环钢板厚度、圆环外直径、支撑角度、圆环钢板局部削弱形式和削弱深度对圆环耗能器性能的影响。研究结果表明：圆环耗能器滞回曲线稳定、饱满,塑性耗能能力强;随着圆环钢板厚度的增加或者圆环外直径的减小,圆环耗能器初始刚度和屈服力增大;支撑与横梁之间的角度对圆环耗能器性能有一定影响,交叉支撑角度宜取45°左右;圆环钢板局部削弱圆环耗能器比不削弱圆环耗能器具有更好的耗能效果;圆环钢板局部削弱形式宜采用圆弧式,且钢板削弱深度宜控制在圆环钢板宽度的20%~30%。

多环形槽结构磁流变阻尼器的实验建模

对自行设计的、多环形槽结构磁流变阻尼器进行了理论分析与实验建模。该阻尼器的主要特点是在阻尼活塞周向表面上开有若干个矩形齿状环形槽,并且通过磁路设计,使流经阻尼通道处的磁流变液流动方向与其作用的磁力线方向垂直,用以增大阻尼力和阻尼力变化范围。然后从磁流变液的流变特性、电磁学的角度出发,利用修正了的非牛顿流体宾汉模型、结合实验数据,建立了该阻尼器的力学模型。利用该模型绘制和分析了外加磁场(通过施加电流实现)和阻尼力之间关系曲线,与实验结果较好吻合,从而证明了模型的正确性,为磁流变液阻尼器设计和性能预测提供了参考。

配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响

为了研究配合关系对弹性环式挤压油膜阻尼器减振特性的影响,搭建了带弹性环式挤压油膜阻尼器的转子实验系统,设计了两套弹性环组件。通过改变弹性环凸台的配合关系及转子的不平衡质量,实验研究了弹性环式挤压油膜阻尼器的减振特性。实验结果表明:弹性环的内凸台为过盈配合时可能导致阻尼器减振失效,为间隙配合时减振效果更好;外凸台配合关系的变化不会导致阻尼器减振失效;凸台为间隙配合时,弹性环的减振效果及转子的响应与不平衡质量的关系线性度更高。提出了设计与应用弹性环式挤压油膜阻尼器时,应保证内凸台为间隙配合的设计建议。

航空发动机齿轮用阻尼环的摩擦耗能和型线设计

为改善阻尼环对航空发动机传动齿轮的减振效果,提出了阻尼环在自由状态下的型线设计方法,设计了一种均压环。开展了对阻尼环的接触分析,对比计算了普通阻尼环与均压环在齿轮振动时的摩擦耗能,探究了阻尼环局部非接触对摩擦耗能的影响。结果表明,在静止安装状态下,普通阻尼环与安装槽的接触圆心角为114°56’,工作过程中,随着转速提升,接触区域将会增大,但均压环与安装槽的接触区域始终比普通阻尼环更大,且不受转速影响,从而在齿轮发生共振时能消耗更多的振动能量,有效提高阻尼环减振效能。

橡胶O型圈阻尼器在高速旋转台上的应用研究

为验证橡胶O型圈阻尼器(EORD)的减振有效性,在高速旋转试验台上研究EORD支承高速柔性悬臂转子系统的不平衡响应.试验转子从0逐渐加速到24 000 r/min,然后切断电源自然降速.记录转子升降速过程中的转速和振动信号.建立基于Timoshenko连续梁理论的转子有限单元分析模型,求解模态转速、模态振型和不平衡响应,用Kelvin-Voigt黏弹性线性模型表示橡胶O型圈的动态特性,试验和理论计算结果比较表明,不平衡响应试验值和理论值一致,转子越过一阶临界转速并升速到2倍临界转速以上稳定运行.EORD能有效抑制高速转子的不平衡响应,提高转子系统的稳定性.作为一种低成本洁净的阻尼元件,EORD具有优良的阻尼减振性能.

某超高层建筑电涡流TMD的减震分析

上海某超高层建筑结构总高度632 m,风致振动为结构的控制荷载并决定大楼舒适度,大楼首创式安装了变阻尼摆式电涡流TMD来降低大楼顶部风致振动加速度,地震效应考量控制了质量块最大摆动位移。为保证质量块在罕遇地震下不撞击主体结构,在质量块底部周围设置了距底部限位杆间距为1.5 m的限位环。按照能量等效原理,将电涡流TMD阻尼大小随位移变化的特性进行等效阻尼处理;采用通用有限元软件分析了无TMD及设置TMD在有、无限位环下的7度罕遇地震响应,并计算了质量块和限位环碰撞冲击力的数值。分析表明,TMD的减震效果不显著;阻尼力和碰撞冲击力相比楼层地震剪力很小;限位环反力不会使结构响应出现奇异变化,地震下TMD的行为是安全的。

装多级扭转减振器的发动机曲轴系统扭振分析

对装有n级橡胶阻尼式扭转减振器的发动机曲轴系统,建立其扭振分析的通程化模型。该模型适用于任意气缸数的发动机(V型或直列)曲轴系统。以优化参数的单级、两级并联和两级串联扭转减振器为例,对装有优化参数的减振器的发动机曲轴扭振进行计算比对,分析各减振器对发动机曲轴扭振的影响。计算结果表明,以控制曲轴在单简谐激励下各共振峰最小为优化目标选定的减振器,需要经过在实际发动机激励下进行强迫扭转振动分析验证后,方能实现最优选择。

同步发电机阻尼绕组制造工艺

同步发电机转子阻尼绕组能够改善发电机运行性能,并抑制发电机过电压。隐极转子阻尼绕组制造难度较大,对装配及焊接要求较高。文中简要说明了阻尼绕组的结构特点,详细介绍了阻尼绕组装配、弯形、焊接过程,并对纯铝焊接接头性能和质量进行了评定。

并联高强钢环簧组自复位抗震阻尼器研制与试验研究

该文在高强钢环簧自复位阻尼器的基础上,提出一种并联高强钢环簧组自复位阻尼器。通过滞回试验验证并联环簧组自复位阻尼器在多次地震工况下的抗震性能。试验结果表明,并联高强钢环簧组自复位阻尼器具有良好的自复位能力,可经历多次地震后不出现性能退化,震后无须更换。同采用单组环簧的自复位阻尼器相比,同等尺寸下可有效提高阻尼器承载力,充分利用阻尼器内部空间。环形弹簧接触表面摩擦条件不同对自复位阻尼器的性能有一定影响。该文提出的理论预测模型与试验结果较为吻合。

多环槽式磁流变阻尼器阻尼力计算及实验结果分析

根据节流和剪切混合模型及工作原理设计加工了双出杆多环槽式磁流变阻尼器,结合实验建立了计算磁流变阻尼器的阻尼力的数学模型,并拟合出以电流为参数的速度与阻尼力的实验公式,该公式具有参数少、拟合精度高的特点。