基于电液可控挤压油膜阻尼器的转子系统振动的主动控制研究

针对采用电液主动控制挤压油膜阻尼器控制有定心弹簧的转子系统振动问题进行了理论分析与数字仿真研究。提出了一种新型的动静压挤压油膜阻尼器HSFD。在已知无轴向回油槽深油腔HSFD油膜力近似解的基础上 ,以小孔节流为例 ,对其油膜力的特性进行了分析 ,进行了稳态特性和瞬态特性的讨论 ,研究了HSFD对转子系统的控制作用。仿真表明 ,HSFD明显改善了SFD系统中经常出现的双稳态现象 。

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。

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%。

挤压油膜阻尼器高速永磁电机转子动力学分析及优化设计

为了抑制转子在高速旋转时的振动,研究了挤压油膜阻尼器对转子振动抑制的作用,分析了阻尼器转子不同参数下的临界转速、转子振幅以及支撑反力,采用多目标优化进行了参数设计。首先,分析了转子左右支撑等效刚度与阻尼对转子动力学特性的灵敏度。其次,在选定阻尼器内环半径后,分别研究了阻尼器间隙、阻尼器长度、滑油黏度、鼠笼支撑刚度与轴承刚度对转子动力学特性的影响。最后,选定了阻尼器间隙、鼠笼支撑刚度与轴承刚度作为优化变量,通过拉丁超立方采样使用四次多项式建立了转子临界转速、转子振幅和支撑反力的响应面模型,采用非支配排序遗传算法(NSGN-Ⅱ)得到优化方案,进行有限元仿真验证。优化后转子的临界转速得以提高,支撑反力和振动幅值都有所减小。

薄环-紊动射流小孔挤压油膜阻尼器压力特性

为研究单层弹性环式挤压油膜阻尼器(elastic ring squeeze film damper,ERSFD)的油膜压力特性,建立薄环-紊动射流小孔模型。通过平面薄环弯曲理论和普朗特边界层理论分别计算弹性环变形和阻尼孔出口净流速;分析弹性环柔度、阻尼孔直径及进动角变化对油膜压力特性的影响,并开展外腔油膜压力多转速测量试验。结果表明:外腔油膜压力随弹性环柔度的减小而下降,但随阻尼孔直径的减小而增加;对于内腔油膜压力,阻尼孔直径的影响与外腔相似,但减小弹性环柔度导致压力增加。试验表明,外腔油膜压力在不同转速下均同步方位角周期变化,而高转速时,压力幅值略有增加。

基于整体式挤压油膜阻尼器的离心水泵传动轴减振研究

针对离心水泵传动轴的振动问题,提出了运用整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)减小水泵传动轴振动的方法。对设计的ISFD的刚度和阻尼系数进行了仿真计算,并根据刚性支承和ISFD支承的动力学特征对离心泵传动轴进行了仿真分析;搭建了模拟水泵工作环境的试验台,通过对比水泵轴承座分别安装刚性支承和ISFD阻尼支承来分析整个系统的振动特性。结果表明,ISFD有着良好的阻尼减振性能,对于传动轴的高频外传力振动有着明显的抑制效果;在不同转速条件下,ISFD都能对振动有着良好的抑制效果,加速度降幅在50%以上,能够有效抑制水泵传动轴的振动。

挤压油膜阻尼器对转子振动进行分段控制有效性的试验研究

本文从试验上研究了可调参数挤压油膜阻尼器（ＶＰＳＦＤ）对柔性转子系统振动进行分段变参控制的有效性。结果说明了利用ＶＰＳＦＤ对转子系统的振动进行分段变参控制不仅可以减小转子系统的振动，而且还能够使转子平稳地通过具有较大振动的共振区及避免出现具有极大振动的双稳态，具有良好的控制效果。

转子系统磁控挤压油膜阻尼器

为了使传统挤压油膜阻尼器的动力特性可控,基于电涡流效应提出了一种新型磁控挤压油膜阻尼器.在一个悬臂柔性转子系统上详细地测量了在不同磁场强度条件下新型磁控挤压油膜阻尼器支撑的转子系统在非旋转状态下的频响函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线,并研究了磁控挤压油膜阻尼器对转子系统的振动进行主动控制的可能性.结果表明,通过调整阻尼器间隙中的磁场强度就能够对阻尼器的动力特性进行控制.在设计合理的条件下磁控挤压油膜阻尼器能够显著地抑制转子系统的振动.随着磁场强度的增大,转子系统在各阶共振转速区的振动减小,共振转速向低转速方向移动.在磁场强度工作范围内,磁场强度越大,阻尼器的减振效果越好.

可控挤压油膜阻尼器支承的传递矩阵解法

采用挤压油膜阻尼器支承 ,利用传递矩阵法 ,计算分析了柔性转子的不平衡响应 ,建立了关于响应的目标函数 ,对可控挤压油膜阻尼器支承减振的有效性进行了探讨 ,为设计挤压油膜阻尼器支承提供了理论参考。

电磁轴承-挤压油膜阻尼器支承转子系统的主动控制

转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 .文中将电磁轴承控制与挤压油膜阻尼器相结合 ,用于转子系统的控制 .这种控制方法可以对转子系统不平衡所引起的离心力进行主动控制 ,避免出现转子与静子之间的碰磨 .给出了系统动力学模型、系统控制框图 ,并进行了仿真计算 .仿真结果验证了这一控制方案的可行性 .

磁控挤压油膜阻尼器转子系统动力特性试验研究

为了改善传统挤压油膜阻尼器动力特性不可控的不足,提出了一种通过电磁效应来控制挤压油膜阻尼器动力特性的新结构,在一个双盘柔性转子系统上测量了不同磁场强度条件下磁控挤压油膜阻尼器转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道以及在慢加速运行过程中的不平衡响应曲线。结果表明了这种新型磁控挤压油膜阻尼器不仅具有良好的特性可控性,而且在设计合理的条件下还能够显著地减小转子系统的振动,是一种被动和主动兼备、具有良好发展和应用前景的转子系统阻尼结构。

挤压油膜阻尼器对多盘转子高阶模态振动控制的试验研究

以双盘柔性转子为例，用试验的方法研究了挤压油膜阻尼器对多盘柔性转子系统高阶模态振动的控制作用以及在高阶模态区转子系统的非线性特性。

电磁轴承-挤压油膜阻尼器-转子系统的主动控制

转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 ,至使转子与静件容易出现碰磨现象。本文针对转子系统偏心所引起的离心力提出一种主动控制方法 ,使系统避免出现碰磨 ,同时使挤压油膜阻尼器所产生的非线性不稳定影响最小。本文引入磁轴承理论对转动圆盘进行主动控制 ,并进行了仿真计算。

高速电机转子挤压油膜阻尼器方案对比分析

本文以高速电机转子的挤压油膜阻尼器为研究对象,开展挤压油膜阻尼器不同支承方案的刚度和阻尼的对比研究。分析了不同偏心率下不同挤压油膜阻尼器结构方案的刚度和阻尼大小。分析高度电机在不同支承刚度和阻尼下的一阶二阶模态振型和不平衡响应。研究表明短轴承理论和纯挤压结构方案的阻尼受偏心率影响较大,而长轴承方案受偏心率影响较小。不同挤压油膜阻尼器的阻尼大小不同,但并未影响到转子临界转速。

同心与非同心挤压油膜阻尼器减振特性对比试验研究

针对某小型涡扇发动机低压转子的减振设计问题,开展同心与非同心挤压油膜阻尼器(SFD)的减振特性对比试验研究。设计了与发动机低压转子主体结构和动力特性一致的低压模拟转子,在高速旋转试验器上,分别对带同心SFD与非同心SFD的低压模拟转子进行全转速范围内的动力特性试验,研究了油膜供油压力与不平衡量大小对SFD减振特性的影响。结果表明:非同心SFD会使转子系统临界转速降低;油膜供油压力对非同心SFD减振特性的影响比同心SFD更显著;同心SFD可承受比非同心SFD更大的转子不平衡量,但在较小的不平衡量范围内,非同心SFD的减振效果更好。

应用变参数挤压油膜阻尼器的柔性转子振动控制

本文以具有变参数挤压油膜阻尼器(Variable Parameter Squeeze Film Damper,缩写为VPSFD)鼠笼式弹性支承的单盘转子为试验模型,研究了VPSFD参数变化对振动共振幅值的抑制作用.在稳态试验的基础上,对转子过前两阶临界转速的振动抑制进行了研究,并实施开环瞬态振动控制.研究结果表明,适时调节VPSFD的参数,可使转子系统前两阶共振幅值大为降低,使转子能平稳通过前两阶临界转速.

弹性环式挤压油膜阻尼器加载及动力特性试验装置研究

在分析弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)实际工况基础上,设计了能够精准控制动静载荷加载的ERSFD试验系统,搭建了ERSFD加载及动力特性试验装置;并针对某型ERSFD开展了试验测试,考察分析了弹性环的变形状况。结果表明,该试验装置能够拟合ERSFD实际工况下的载荷、变形和运动状况,可以满足ERSFD的弹性环疲劳寿命及动力学特性试验研究需求。

静偏心对挤压油膜阻尼器转子抗振性能的影响及控制方法

研究了静偏心对挤压油膜阻尼器减振与转子抗振性能的影响。结果表明,随着静偏心增大,阻尼器的减振性能先增强再减弱,而转子抗振性能则大幅下降。分析了引起阻尼器静偏心的原因,并根据各因素的特征提出了控制方法。采用预置偏心,合理的结构、工艺设计有利于控制转子自重与设计、加工装配引起的静偏心。采用较小的设计偏心比,有利于提高机动条件下阻尼器转子的抗振性能。

基于可控挤压油膜阻尼器的滑动轴承-转子系统减振特性研究

采用可控挤压油膜阻尼器对旋转机械振动进行控制一直是研究的热点。但现有的可控挤压膜阻尼器主要用于控制由滚动轴承支撑的转子系统的振动。为了抑制由滑动轴承支撑的转子系统的振动,研究并分析了一种液压控制的可控挤压油膜阻尼器(HSFD)。通过建立转子系统动力学模型,分析了不同供油压力对转子系统响应的影响。为了研究在不同供油压力下HSFD对滑动轴承-转子系统的减振效果,建立了柔性转子试验台,并且通过对机脚加速度的测量了解轴承座的振幅,以研究转子系统外传力。同时搭建了控制系统,对控制下的阻尼器减振效果进行了实验分析。实验结果表明,可控挤压油膜阻尼器具有显着的减振效果,与普通滑动轴承相比响应幅度下降至57%。