大型挤压油膜阻尼器非线性动力学分析与优化研究进展

挤压油膜阻尼器（Squeeze Film Dampers,SFDs）是旋转机械中常用的一类支承阻尼结构装置,能够改善转子系统的动力特性.当前工程实际中已经大量使用的两类不同结构形式的挤压油膜阻尼器,仍然存在着减振效果不稳定甚至会导致转子失稳,以及阻尼器动力学机制不清楚、建模和分析精度差、设计方法欠缺等理论技术难题.本文首先介绍两类典型SFD的结构形式和主要失效模式,然后详细叙述SFD动力学分析与优化设计方法在发展过程中的代表性研究成果,涉及SFD动力学特性、转子 SFD系统动力学特性研究、SFD动力学设计与优化等几个方面的研究,并对SFD的试验测试技术方面的成果进行评述.在此基础上,探讨目前先进航空发动机用大型挤压油膜阻尼器亟须开展的基础研究任务,特别强调了数据驱动与动力学解析模型融合的SFD动力学建模、分析与设计优化的发展方向.     

超声挤压轴承 转子系统动力学特性研究

现代旋转机械中转静子之间的相对转速越来越高、间隙越来越小,因此,如何有效地减少转静子接触面间的摩擦具有重要的意义.由于超声波悬浮技术的快速发展,超声挤压轴承逐渐被应用在小型或微型的旋转机械上.近场超声悬浮效应作为一种减少振动的方法,具有超声悬浮、超声减摩等作用.超声挤压轴承是由压电陶瓷矩形薄片与金属铝薄壁圆筒组合而成;利用ANSYS软件对压电换能器进行了模态分析,得到其振型及谐振频率,由此确定压电换能器最佳工作的形状尺寸及频率.从气体润滑原理出发,推导出气体挤压膜雷诺方程,并运用有限差分方法对其进行简化求解.通过求解分析出当给定超声波频率时,超声悬浮力与悬浮间隙、超声波振幅等因素有关,其关系如下:超声挤压轴承的悬浮力随着悬浮间隙的增大而逐渐减小;随着超声波振幅的增大而逐渐增大.当超声频率一定时,探究超声轴承在不同悬浮间隙和不同超声振幅条件下对超声挤压轴承-转子系统的影响,对其进行动力学分析;之后又采用单一变量法进行试验研究证明其正确性.结果表明:该轴承可以达到稳定工作的效果,在压电换能器的谐振频率下工作时效果好且更加稳定.     

鼠笼局部断裂的刚度特性及其转子动力学特性分析

本文针对带有局部断裂的鼠笼刚度特性以及其支承的转子系统动力学特性开展研究.首先基于力学分析推导了鼠笼局部断裂刚度理论计算公式.其次,基于带有局部断裂的鼠笼有限元模型进行其刚度计算,并采用最小二乘法对有限元刚度计算结果进行分析,提出了鼠笼局部断裂后的拟合经验刚度公式,通过对比分析得出局部断裂对鼠笼刚度特性的影响.最后,建立带有鼠笼局部断裂的两支点弹性支承转子系统的动力学模型,并仿真获得了带有鼠笼局部断裂转子系统的固有特性和振动响应的变化规律.结果表明:鼠笼局部断裂导致其刚度下降以及支承刚度不对称,引起转子系统临界转速下降,且水平、垂直振动有差异,轴心轨迹呈椭圆形.     

重载下的柔性机械臂的动力学耦合特性

首先叙述基于有限元的具有柔性关节与柔性杆的机械壁动力学模型的建立与求解，然后对于机械臂柔性关节与柔性杆的耦合特性进行研究，结果表明，在重载的情况下，柔性关节与柔性杆的耦合效应不容忽视。     

转盘偏置对转子系统动力学特性的影响研究

以Jeffcott转子系统为对象,研究转盘在转轴上不同偏置安装位置所引起的陀螺效应,以及对转子系统固有特性和弯曲振动模式的影响规律.基于所建立的集中质量模型,数值计算和比较的结果表明,不同的转盘安装偏置量会对转子系统临界转速和不平衡响应产生明显影响.偏置程度越大,陀螺效应对临界转速及不平衡响应的影响越大,而在转子系统完全对称的情况下,陀螺效应则可以忽略.     

具有轴承不对中的多跨柔性转子系统非线性动力学研究

主要研究了具有不对中轴承支承的柔性多转子耦合系统的动力学建模和非线性动力学行为.首先在短轴承假设、小轴承的不对中量和圆盘不平衡量等几个基本假设条件下,考虑了转子的柔度、不对中轴承的非线性油膜力和圆盘的不平衡等因素后,建立了一个具有轴承不对中的10自由度多跨转子系统非线性动力学模型；最后采用数值方法研究了系统的非线性动力...     

横风下高速列车系统动力学的平衡状态法

基于车辆-轨道耦合动力学和空气动力学提出了一种快速计算横风下高速列车系统动力学行为的平衡状态方法.首先,忽略轨道不平顺并利用流固耦合联合仿真方法计算横风下高速列车的平衡状态;然后,将平衡状态下的气动力加载到车辆-轨道耦合动力学模型并计算高速列车动力学响应.利用建立的平衡状态方法,研究了列车在速度为13.8 m/s的横风下以350 km/h速度运行时的流固耦合动力学行为.比较了平衡状态方法和联合仿真方法两种方法下列车姿态、安全性和舒适性指标的差异,计算结果差别在3.26%以内.研究结果表明:平衡状态方法计算横风下高速列车流固耦合的效率更高.     

关于柔性机器人操作机构弹性动力学方程推导的问题商榷

针对几篇文献所载柔性机器人操作机构弹性动力学方程推导中存在的某些问题,本文作者作了进一步分析推导,提出了不同的推导结果.     

三柔性叶片轴承转子系统的PD控制及仿真

转子系统的稳定性是评价旋转机械性能的重要指标之一。随着对高速重载机械要求的不断提高,各式各样的非常规柔性轴承都在成功的应用或研制中,三柔性叶片主动控制滑动轴承就是针对降低转子系统的振幅以提高其稳定性而研制的一种主动控制轴承。对轴承的结构、工作原理及其数学模型的建立过程都做了较详细的阐述,并利用比例微分(PD)控制技术和优化后的目标函数对该轴承的转子实验系统进行了实时仿真,给出了多组仿真结果。仿真结果表明该种主动控制轴承具有良好的受控性能,系统的振动响应得到较大幅度衰减。     

航空发动机转子弹性支承动应力测试技术

对带弹性支承航空发动机转子的一种振动测试技术进行了研究,阐述了利用电阻应变电测法通过在转子鼠笼式弹性支承的弹条根部粘贴应变计进行动应力测试,从而获取转子振动信号的测试原理和测试方法.通过弹性支承动应力测试技术在转子动力特性试验和转子故障诊断中的应用,论证了该测试技术是转子振动测试的一种有效方式,得出了弹性支承动应力测试技术不仅能作为航空发动机带弹性支承转子动特性的常规测试手段,亦能为转子系统故障诊断提供故障识别依据.     

滚动轴承支承下松动-裂纹耦合故障转子系统动力学特性分析

支座松动转子因两端刚度不对称而引发振动异常增大,进而可能导致转子出现裂纹故障,裂纹和松动故障耦合下的转子系统呈现强非线性特性.建立滚动轴承支承的支座松动-弓形裂纹转子动力学模型,研究转速、松动间隙、松动质量及裂纹角等对转子系统非线性动力学响应的影响.考虑非线性Hertz接触力,采用分段线性方程描述支座松动的刚度和阻尼,转子横向裂纹采用呼吸裂纹模型来研究,依据拉格朗日方程建立转子系统动力学方程,采用Runge Kutta法求解方程获得转子振动响应的分岔图、频谱图、轴心轨迹图、Poincaré图等.计算结果表明,当系统转速达到2300rad/s时,松动-裂纹耦合故障系统较仅裂纹系统在1/3分频处有明显的间谐波成分,混沌区域更为宽泛;当裂纹参数恒定时系统随着松动间隙减小会更加稳定;当松动质量ms＞41.25kg时,系统振幅剧增,发生“跳跃”现象.研究工作对松动-裂纹转子系统的故障诊断和健康监测具有重要的工程应用价值.     

双轴转子系统非线性动特性测试研究与实现

以双轴转子系统为对象,针对其故障非线性动特性的测试与系统分析进行深入研究.通过分析双轴转子系统典型故障的动特性,提取实验台旋转振动信号包含的特征信息进行故障诊断.结合使用.NET以及Win32 SDK为开发平台,设计和实现了双轴转子系统非线性动特性测试系统.结果表明,系统可实现转子实验台实验数据的采集以及非线性动特性的分形维数计算分析和图形输出等功能,为深入研究系统运行过程的分形维数变化提供了分析平台,对研究故障演化有着重要的应用价值.     

基于AMESim的安溢活门系统动力学仿真

在对安溢活门工作原理和动态特征方程研究的基础上,建立安溢活门及其试验系统的AMESim模型,对试验过程中安溢活门的动态特性进行数值仿真,从系统角度研究该安溢活门系统整体性能.仿真结果与试验测试结果吻合较好,并着重研究主副弹簧刚度、主副膜片刚度、主副膜片有效面积、主活阀摩擦阻尼、背压腔容积和泄压间隙等参数对安溢活门动态特性的影响,进而为系统整体性能优化提供分析设计支持.     

旋转叶片鸟撞动态应变测量系统设计

为了解决旋转叶片鸟撞时动态应变测量困难的问题,提出一种基于在线检测和高速暂存的测量方法。通过实时在线检测,将鸟撞发生时全过程的应变量采集并高速存储在非易失性存储器中。重点设计多通道动态应变测量系统,包括检测存储单元和地面辅助装置,满足精度、速率要求,实现在线检测、高速存储和无线数据传输等功能。试验表明,系统具有较高的测量精度,能实时检测到鸟撞发生,最快以6通道200 kHz的速率采集和存储,并利用无线数据传输,满足旋转叶片鸟撞动态应变测量要求。     

摩托车减震器动态复原阻尼特性测控系统设计

介绍了一种应用于摩托车减震器动态复原阻尼特性的检测新方法,及测控系统的功能、硬件组成、软件设计和测试结果分析.测控系统集传感器、数据采集和计算控制技术于一体,操作简单,实现了测试评价自动化,对产品质量提高具有重要意义,强化了减震器舒适性评价指标,是保证高端减震器性能和开发新型减震器的必要检测设备.