考虑楔形间隙效应的油膜阻尼器支承性质分析

支承部件对高速旋转机械的稳定性有着重要影响。合理设计、优化系统的支承部件是保证、提升稳定性的可靠手段。油膜阻尼器是一类结构简单、功能可靠的旋转机械支承部件,能够有效实现系统刚度系数、阻尼系数等支承参数的设计方案。与常规滑动轴承轴颈的运动形式不同,油膜阻尼器的阻尼体通常绕其支点作“圆锥摆”形式的涡动,即阻尼体径向位移与切向速度沿其轴向呈线性分布,导致阻尼介质在阻尼体与外壳之间形成油膜厚度沿轴向线性分布的楔形间隙,进而造成阻尼器与轴承在油膜力及支承参数性质上的差异。因此,计算、设计油膜阻尼器的支承参数时,考虑楔形间隙效应的影响是必要的。本文首先对描述油膜压强分布的经典Reynolds方程做出了修正,推导了考虑楔形间隙时方程的具体形式。接着,采用基于超松弛迭代法(SOR)的有限差分法(FDM)对修正方程进行了数值求解。通过与ANSYS Fluent计算结果及已有实验结果进行对比,验证了计算结果的合理性。最后,借助数值积分与回归分析的计算工具,求得了阻尼器支承参数的函数表达形式及相应的线性化数值。计算结果表明,分析油膜阻尼器的支承性质时,考虑楔形间隙效应的影响是必要的。通过采用基于修正Reynolds方程的数值计算工具,能够提升计算效率,并为阻尼器性能的分析及优化提供理论参考。

结构参数对贯通挡板袋型阻尼密封动力特性的影响

与迷宫密封不同,由于有轴向挡板的存在,贯通挡板袋型阻尼密封能提供较大的阻尼,成为抑制旋转机械系统振动的潜在的有效元件。为探究结构参数对该种密封动特性的影响,对扰动下的贯通挡板袋型阻尼密封-转子系统进行受力分析;选定若干组腔室深度、密封间隙、基本腔室宽度,建立数值仿真模型;利用CFD方法计算给定轴颈涡动下密封间隙和腔室中的流动情况,获得扰动作用下轴颈受到间隙气流的径向作用力,求得密封-转子系统8个动特性系数;分析该型阻尼密封的腔室深度、密封间隙、基本腔室宽度3种结构参数对其动特性系数的影响规律。结果表明:刚度系数中直接刚度为主导因素,且随腔室加宽加深单调增加;直接阻尼和交叉阻尼量级相仿,且较大的腔室深度和较小的密封间隙有利于取得较好的阻尼特性;通过选择尽可能深的腔室深度和尽可能小的密封间隙,以及恰当的密封宽度和齿数,可获得更好的密封动力特性。

直升机超临界尾传动轴限幅减振器非线性动力学特性研究

直升机超临界尾传动轴在跨临界转速时会产生剧烈的振动。限幅减振器是专门针对尾传动轴跨临界减振问题设计的一种复合式减振器。限幅减振器与尾传动轴组成的系统具有摩擦、碰撞等强非线性特征,动力学特性异常复杂。为揭示限幅减振器工作机理并指导减振器设计,建立了具有双间隙结构的限幅减振器与尾传动轴系统的弹簧‑质量‑阻尼等效模型。分别基于直接时间域积分和时频变换谐波平衡(Harmonic Balance Method with Alternating Frequency‑Time Domain Technique)+数值延拓(Numerical Continuation)两种方法对控制方程进行了求解。计算结果表明,限幅减振器存在无作用、正常减振、异常减振、限位四种工作状态。其中,限位状态是针对故障工况下尾传动轴进行的临时限位保护。此外,进一步研究了减振器参数对减振和限位效果的影响,得到了传动轴与碰摩环之间间隙、碰撞刚度以及临界摩擦力对限幅减振器减振效果的影响规律。发现存在最优临界摩擦力,且最优临界摩擦力与传动轴不平衡量等有关。同时限位状态下,通过增加碰摩环与底座之间的碰撞刚度可以减小限位幅值,但也会产生更大的冲击力。最后,开展了正常减振工况下碰摩间隙和临界摩擦力两个关键参数对限幅环减振效果影响的试验研究,验证了模型的有效性。

大型高地隙喷雾机喷杆减振试验与优化

针对大型高地隙喷雾机喷杆振动大、减振元件减振效果差的问题,采用二次正交旋转组合试验方法,对悬架上减振元件进行4因素3水平的田间振动试验,得到各因素对振动影响显著性及趋势变化。对减振组合参数进行优化和试验验证,得到最优减振组合:喷雾机行驶速度2.125 m/s、垂向弹簧刚度系数78.14 N/mm、垂向阻尼器复原阻尼系数8.23N·s/mm和水平阻尼器复原阻尼系数8.74 N·s/mm;优化后,喷杆行进方向振动加速度0~6 m/s~2区间占比85.26%、提高4%以上,翻滚倾角0~0.6°区间占比88.37%、提高4%以上,垂向振动加速度0~6 m/s~2区间占比87.96%、提高3%以上,喷杆的振动和翻滚明显减小。喷杆悬架减振组合试验和优化验证试验结果为喷雾机作业参数设置和减振元件参数选取提供参考。

高速柔性转子-非定心SFD系统响应特征分析与试验验证

航空发动机转子系统通常在支承处设置挤压油膜阻尼器(squeeze film damper,SFD)来实现系统减振设计,与定心SFD相比,非定心SFD结构简单紧凑,减振效果良好,但是具有更强的非线性特征,动力特性更为复杂。以某航空发动机动力涡轮转子为研究对象,建立了多支点高速柔性转子-非定心SFD系统非线性动力学模型,考虑了非定心SFD静偏心的影响,采用数值方法求解转子系统响应,结合系统不平衡响应特征、分岔图、庞家莱截面、频谱等,开展了系统非线性动力学特性研究,并通过了转子试验验证。研究结果表明,非定心SFD油膜间隙较大时,转子系统存在较强的非线性运动,频率成分丰富,减小油膜间隙能够使系统在跨临界后为单周期运动,降低系统的非线性不平衡响应;但过小的油膜间隙将导致转子系统峰值响应和对应的转速显著增大,转子可工作转速范围变小,合理的油膜间隙可以兼顾非线性振动响应和峰值转速较小,实现转子系统在大转速范围内长时间运行。

空轨列车系统横向运动稳定性研究

采用多体动力学理论建立60自由度空轨列车系统动力学模型，模型考虑橡胶轮胎一轨道非线性相互作用特性，抗横摆减振器及空气弹簧等悬挂系统的非线性特性。利用等效线性化方法对非线性特征进行线性化形成单轨列车系统线性模型，通过系统根轨迹分析研究空轨列车系统稳定性。通过数值积分求解非线性模型的动态响应，基于此对空轨列车稳定性开展研究。结果显示：抗横摆减振器阻尼在10～1000kNs／m范围变动时，车体横摆阻尼比为0．6％～11％，为保证系统稳定，抗横摆减振器阻尼取值应大于200kNs／m，以确保车体横向摆动能够快速收敛。轮轨游间对转向架的横向摆动和横向加速度有显著影响，特别是当游间较大时，转向架通过和驶出曲线时将会产生较为显著的横向冲击振动，其横向振动频率与车体横摆频率相同。在轨道设计中应尽量不设置较大的轮轨游间，在必须设置时应该确保抗横摆减振器具有足够阻尼，并对导向轮轮胎刚度进一步优化，以便减弱转向架和轨道梁间的冲击振动。

油缸间隙式粘滞阻尼器理论与性能试验

本文首先研究了双出杆油缸间隙式粘滞阻尼器的构造，讨论了不同类型粘滞流体的特性;;然后，在幂律流体本构关系的基础上，建立了粘滞阻尼器的阻尼力计算模型;;最后，设计制作了两个粘滞阻尼器，进行了详细的性能试验，通过试验结果的统计分析，得到了阻尼力计算模型的幂指数。

大载荷液压阻尼器振动试验台刚度优化

试验台系统动态刚度影响大载荷液压阻尼器阻尼特性测试精度。振动载荷作用下试验台系统变形包括结构拉伸变形和螺纹动态游隙,对各部分变形值进行了计算分析,通过标定试验测得了试验台结构实际刚度,在分析和标定的基础上优化了试验台的结构,优化后试验台系统刚度显著提高,使得振动测试结果更加准确地反映阻尼器的液压阻尼特性。文中研究工作为大载荷动态振动试验台的结构设计提供参考。

磁流变阻尼器间隙结构对阻尼力的影响

设计一种新型的磁流变阻尼器间隙结构,然后用ANSYS软件,对带有新型间隙结构阻尼器进行磁场有限元分析和流场有限元分析,求得不同电流作用下阻尼器在不同活塞速度下所能提供的阻尼力。通过与原阻尼器进行对比分析,可以发现:间隙结构对阻尼器的性能有显著影响;设计合理的间隙结构对磁流变阻尼器性能的提高具有重大意义。

基于摩擦阻尼的高地隙农机底盘悬架减振特性

根据高地隙自走式农业机械的行驶作业要求,设计了一种包含尼龙摩擦阻尼装置的独立式立轴空气悬架系统。在此基础上,考虑空气弹簧和橡胶轮胎自身阻尼对悬架减振的影响,建立了具有粘性屈服恢复力摩擦阻尼模型的悬架系统垂向动力学模型,并基于该模型进行了仿真分析。最后,将所设计的悬架系统装配到高地隙玉米去雄机上进行实车试验。仿真和试验结果表明,随着摩擦阻尼力的增大,簧载质量和簧下质量加速度均方根值呈现先减小后增大的趋势,且在1 800 N附近时达到最小;悬架动挠度均方根值在摩擦阻尼力增大的整个过程中都持续减小。在1 800 N的摩擦阻尼力下,对仿真和试验数据进行时域和频域分析可得,簧载和簧下质量共振频率分别为1.2、10.7 Hz和1.1、11.4 Hz;加速度均方根值分别为1.874、8.953 m/s2和1.604、9.653 m/s2。结论表明,试验结果和仿真结果具有很好的一致性,所设计的悬架系统可以较好地衰减振动,具有较高的实用性。

组合式颗粒阻尼器的减振实验研究

提出了一种新型结构的组合式颗粒阻尼器,该阻尼器采用两层减振结构,外层为弹簧减振,内层为塑性阻尼减振。改变颗粒填充率、腔体间隙、弹簧刚度和填充颗粒材质后,研究了不同结构参数对该阻尼器减振性能的影响。结果表明:组合式颗粒阻尼器比传统的颗粒碰撞阻尼器具有更优秀的减振性能;钢球和颗粒的体积比约为1∶2且弹簧刚度值为主系统刚度值的10%以下时具有最好的减振效果;改变填充颗粒材质对减振效果影响不显著。

基于AMESim的液压凿岩机双缓冲系统动态仿真

液压凿岩机功率的不断提高对缓冲系统提出了更高的要求,之前的单缓冲系统已不能满足需要。首先对凿岩机双缓冲系统的结构和工作原理进行了介绍;然后应用AMESim软件搭建了双缓冲系统模型,并对照凿岩机的结构参数和工作参数对各模型进行了设置;再对双缓冲系统整个周期内的工作状态进行仿真,得到不同初速度下隔套和缓冲活塞的速度曲线、位移曲线以及一级缓冲腔和二级缓冲腔的压力曲线。发现双缓冲系统能够在2 ms时间内将缓冲活塞制动,制动距离最大2 mm,缓冲周期远远小于冲击周期,并且有利于凿岩机空间上的布置。最后又对环形缓冲间隙进行分析,通过赋予不同的间隙值,对比得出满足要求的最优值。

变间隙粘滞阻尼器的性能分析

基于半主动控制理论,本文提出一种新型的间隙式粘滞阻尼器。通过改变阻尼器缸体内径形成合理的阻尼通道间隙,使阻尼系数具有随位移改变而变化的特性。在幂律流体本构关系的基础上,建立了粘滞阻尼器的阻尼力计算模型。理论计算表明:新型间隙式阻尼器的减振性能显著优于常规间隙式阻尼器。

间隙对横向钢阻尼装置性能的影响

为研究生产装配以及施工过程中横向钢阻尼装置设计间隙大小对阻尼性能的影响,利用非线性有限元分析软件Abaqus对横向钢阻尼装置不同间隙值下竖、横向的阻尼性能进行了模拟计算。计算结果表明:在计算间隙范围内,横向钢阻尼装置的横向阻尼性能受竖向和横向间隙变化影响较小,等效阻尼比约减小6.5%;竖向阻尼性能受竖向间隙影响较横向阻尼性能更为显著,约减小12.1%,在装配和安装的过程中要重点控制竖向间隙值。

挤压油膜阻尼器失效问题分析

说明了研究挤压油膜阻尼器（简称ＳＦＤ）减振失效的意义．首先，介绍了国际上研究ＳＦＤ的Ｊ．Ｗ．Ｌｕｎｄ、Ｅ．Ｊ．Ｈａｈｎ、Ｒ．Ｈｏｌｍｅｓ、Ｒ．Ａ．Ｃｏｏｋｓｏｎ和Ｅ．Ｊ．Ｇｕｎｔｅｒ等五个学术集团，归纳出他们谈论到的有关挤压油膜阻尼器失效的观点，特别着重指出了挤压油膜阻尼器失效的不正确设计．失效的现象是过不了临界和导致转子支承系统产生双稳态特性．避免失效的方法是：调整油膜间隙与不平衡量间的关系，应用全油膜，限制不平衡量和采用弹性支座．本文的结论是：假如设计参数选择不当，挤压油膜阻尼器不仅不能减振，反而会导致转子支承系统工作不稳定或过不了临界．

精镗孔液膜阻尼技术试验研究

对精镗孔采用液膜阻尼器进行试验研究，通过更换轴套的宽度和液膜间隙得到不同尺寸的阻尼器，并通过试验确定最佳阻尼器结构尺寸，提高加工质量．最佳减振效果达２０％以上．

间隙式节流通道磁流变液减振器实验研究

利用新型智能材料磁流变液,设计了一种混合工作模式的磁流变液减振器。该减振器结构上采用间隙式节流通道,外加磁场方向与磁流变液的流动方向垂直。在MTS实验机上对该减振器的特性进行了实验研究,在低频条件下,获得了较大的阻尼力输出,其增幅最大可达165.55%。

转子-SFDB系统临界转速及稳定性的一种迭代解法

本文研究装有挤压油膜阻尼器(SFDB)的转子-轴承-支承系统的临界转速计算及运动稳定性分析,探讨了不同的油膜阻尼器设计参数对转子系统临界转速及运动稳定性的影响。文章首先建立起考虑各种因素在内的转子系统的运动微分方程;然后通过复数运算,找出转子系统通过此非线性支承时的传递矩阵;进而用一种新的迭代方法计算转子系统的临界转速及稳定性边界。通过对以上振动特性进行分析,找到挤压油膜轴承-转子系统获得最佳设计时的参数范围。

高耗能间隙式黏胶阻尼器的试验研究

为减轻结构地震反应,研制了一种间隙式黏胶阻尼器,给出了所研制阻尼器的滞回模型理论公式和串联动态刚度的统一计算公式,并根据试验数据给出了各参数的工程参考数值.在分析黏胶阻尼器动态刚度的基础上,提出了阻尼器耗能性能评价指标的概念,并对该类阻尼器进行了耗能失效定量分析.试验结果表明,该阻尼器具有滞回曲线饱满、结构简单、不泄漏介质、自我保护等良好特性,是一种高耗能的黏滞阻尼器.

间隙式粘滞阻尼器的力学特性分析

以双出杆间隙式粘滞阻尼器为研究对象,建立了间隙式粘滞阻尼器的理论计算模型,分析了二甲基硅油的剪切稀化特性引起黏度的变化。运用MATLAB-Simulink建立了理论计算模型,并模拟了在正弦活塞位移运动情况时阻尼器的负载-位移特性。对比实验与仿真计算的负载-位移曲线,实验结果与仿真结果吻合较好,相对误差较小,证明了理论推导的粘滞阻尼器的计算模型是正确的,二甲基硅油的剪切稀化特性引起的黏度变化是影响间隙式粘滞阻尼器力学特性的关键因素。