挤压式磁流变液阻尼器——转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。

磁流变液阻尼器用于转子振动控制的实验研究

实验研究了一种剪切式磁流变液阻尼器在转子振动控制中的应用 .实验发现 ,磁流变液阻尼器的刚度和阻尼随施加磁场强度的增加而增大 ;支承在磁流变液阻尼器上的转子系统的振幅在亚临界区及临界转速处随施加的磁场强度的增加而减小 ,而在超临界区则随磁场强度的增加而增大 ;系统的临界转速随磁场强度的增加而升高 .通过简单的开关控制 ,可使转子的振动在全转速区内达到最小 .

磁流变液阻尼器—柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进 ,用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明 ,随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大 ,系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降 ,但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加 ;同时 ,随着库仑阻尼力的增加 ,阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小 ,甚至在某些转速区间该轴承被“锁住” ,而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统 ,阻尼器支承的有效刚度越来越大 ,使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高 ,并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性 ,提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动 ,并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明 。

磁流变液阻尼器在转子振动控制中的应用

设计了一种转子振动控制用的剪切式磁流变液阻尼器 ,建立了磁流变液阻尼器 -悬臂转子系统的分析模型 ,理论和实验研究了转子系统的不平衡响应特性。研究表明 ,随着施加磁场强度的增加 ,磁流变液阻尼器的阻尼和刚度增大 ,转子系统的临界振幅明显下降 ,系统的临界转速也明显提高。通过简单的开关控制 。

转子动力系统的非线性H^∞控制

研究了非线性Ｈ∞控制理论及其在非线性转子动力系统中的应用。对于仿射型非线性转子动力系统，由Ｈａｍｉｌｉｔｏｎ－Ｊａｃｏｂｉ方程的解求得状态反馈控制器。对于可控挤压轴膜阻尼器转子系统，设计了非线性Ｈ∞控制器。仿真结果表明，非线性Ｈ∞控制器能较好地抑制转子系统的不平衡响应。

转子系统振动变参控制中的瞬态响应

本文以可变参数的挤压油膜阻尼器作为控制元件，研究了转子在稳态转速及加速运动过程中进行变参控制时的瞬态响应问题。结果说明了对转子系统的振动进行分段变参控制，无论是在稳态还是在加速运动过程中，一般都可以取得满意的控制效果，不仅可以减小转子系统的振动，而且还可以使转子系统平稳地通过具有较大振动的共振区，但变参位置不应在多值转速区内。

挤压油膜阻尼器的油膜压力分布理论分析

根据含有流体惯性项的Navier-Stokes方程,求解了挤压油膜阻尼器长轴承模型的油膜惯性速度,以此建立了压力分布模型,并对该模型进行了数值验证。结果表明,当雷诺数达到中等值以上时,该模型有较高精度。压力模型的参数分析结果表明,流体惯性对油膜压力分布有较大影响,并有助于提高油膜承载能力;偏心率影响压力响应的同步性。本文的工作为深入研究油膜惯性对油膜动力参数的影响及高速转子系统设计奠定了基础。

挤压油膜阻尼器油膜压力的1种实用计算方法

针对挤压油膜阻尼器（SFD）长轴承模型，根据含有流体惯性项的Navier—Stokes（N—S）方程，通过建立油膜惯性速度分布模型，提出了1种工程上实用的油膜压力计算方法，即解析法与数值计算相结合的方法，给出了油膜压力和作用力的表达式．

挤压油膜阻尼器同步响应设计的分析

基于轴颈径向振动情况的挤压油膜阻尼器（SFD）长轴承模型，结合Navier-Stokes（N-S）方程，通过推导油膜惯性速度分布，求解并用数值法验证了油膜压力分布模型．模型的分析结果揭示了油膜径向力反演特性，据此提出了SFD同步压力响应设计准则，并分析了满足此准则的SFD设计参数之间的关系，可为深入研究油膜动力特性和SFD-转子系统动态设计奠定基础。

振动工况挤压油膜阻尼器油膜惯性速度分布

针对轴颈受径向振动载荷的挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,根据含有流体惯性项Navier-Stokes(N-S)方程,建立并数值验证了油膜惯性速度分布模型。模型的参数分析结果表明,流体惯性对油膜速度分布的影响随雷诺数的增大而增强;油膜速度随偏心率的增大而增大。本文的工作为深入研究油膜动力特性及高速转子系统设计奠定了基础。

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.

ISFD抑制密封-转子系统流体激振的实验研究

为了改善密封-转子系统流体激振问题,提出了一种结构新颖的整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)。基于ISFD建立了密封-转子系统的动力学模型,并搭建了该系统的实验台,探究了ISFD对转子动力学特性的影响规律;对比了一定工况条件下,刚性支承和ISFD支承密封-转子系统的振动幅值变化;分别开展了不同转速和不同偏心率条件下,密封-转子系统响应变化的实验研究。研究结果表明:在不同工况条件下,与刚性支承相比,ISFD支承密封-转子系统的振动幅值降低幅度达到40%~70%,并且ISFD使转子的轴心轨迹由复杂的形状变成趋近于椭圆形;ISFD对转子不平衡力和流体激振力引起的振动均有良好的抑制效果,可以有效地抑制转子-密封系统的流体激振。

ISFD抑制转子不对中故障研究

针对旋转机械常见的转子不对中故障,设计了一种弹性阻尼支承—整体式挤压油膜阻尼器(ISFD),研究ISFD弹性阻尼支承对转子不对中故障的振动抑制效果。运用有限元方法分析转子不对中力学模型,搭建单跨双支承转子实验台,模拟转子不对中故障,并对ISFD弹性阻尼支承的减振特性进行实验研究。实验结果表明:不对中故障导致转子振动增大,ISFD弹性阻尼支承可以有效减小振动,转子一倍频的降幅达到90.0%,二倍频的降幅达到97.5%。

可控挤压油膜阻尼器振动特性实验研究

提出一种新型可控挤压油膜阻尼器(简称CSFD),并实验研究该CSFD支撑的轴承-转子系统的振动特性。利用数值方法计算得到了转子系统的临界转速和振型图;搭建柔性转子振动试验台,在不同转速和不同的供油压力下,对轴颈处位移信号进行测试和分析研究。实验结果表明:与普通圆瓦轴承相比,CSFD轴承对转子的振动起到良好的抑制作用;无论是在低速还是高速情况下,CSFD轴承的供油压力越大,转子的振幅越小,特别是在临界转速下减振效果显著。通过Hilbert-Huang变换对升速位移信号进行分析,发现随着供油压力的增加,竖直方向上在临界转速时的能量发散现象严重,出现较多高频成分。

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%。

结构参数可控的挤压油膜阻尼器对柔性转子振动的控制

本文分别从理论及试验两方面研究了结构参数可控的锥形挤压油膜阻尼器对柔性转子系统的振动进行分段控制的可能性及控制效果。结果说明了，只要对阻尼器的油膜间隙进行几次简单的切换，不仅可以控制转子系统的振动及外传力，而且还可以使转子避免在具有极大振动及外传力为特征的双稳态区工作。

结构参数可控的挤压油膜阻尼器对刚性转子振动的主动控制

为了避免在传统的挤压油膜阻尼器支承的转子系统中出现的以具有极大的振动及外传力为特性的双稳态工作,并使阻尼器的持性可控,本文提出了利用锥形结构实现其特性的可控,利用砰—砰控制原理对转子振动进行分段控制的方案。在详细地推导出锥形结构参数可控的挤压油膜阻尼器油膜力的表达式之后,从理论和试验两方面讨论了分段控制对转子振动的控制作用。结果表明了采用分段控制方案不仅可以控制转子的振动及外传力,而且还可以避免转子系统在双稳态的大振幅区工作。