整体式挤压油膜阻尼器在齿轮箱中的应用

以一台单级直齿齿轮箱为研究对象,设计了适配的整体式挤压油膜阻尼器(integral squeeze film damper,简称ISFD)结构,对ISFD在齿轮箱中的应用进行了研究。分别测量了在不同载荷和转速工况下,齿轮箱安装传统刚性支承和ISFD弹性阻尼支承后的箱体振动。研究结果表明,ISFD弹性阻尼支承可以有效降低不同转速下齿轮箱的冲击振动,改善齿轮箱的动力学性能,保证齿轮系统稳定运行。不同载荷工况下的实验数据表明:ISFD支承对不同负荷的齿轮箱有较好的减振性能;对齿轮箱的啮合频率及其倍频等高频振动成分,ISFD也有较好的抑制效果。该研究结果可为ISFD在齿轮箱中的实际工程应用提供参考。     

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。     

基于ISFD的滑动轴承转子系统不平衡振动抑制研究

由于高转速和大功率的需要，现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的，因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果，对安装有ISFD阻尼支承后的转子系统的不平衡振动响应进行了研究。首先，以实验室现有的转子试验台为基础，设计了安装有滑动轴承的ISFD阻尼支承结构，对ISFD的减振机理进行了介绍；然后，运用有限元方法，研究了ISFD弹性体的径向刚度特性；最后，搭建了单跨对称转子试验台，采用试验的方式，研究了该ISFD阻尼支承结构对转子不平衡振动的抑制效果。研究结果表明：在较宽的载荷范围内，ISFD弹性体的位移值与静载荷呈线性关系，具有优良的线性刚度特性；ISFD具有优良的阻尼特性，可以较好地抑制不同转速工况下滑动轴承转子系统的不平衡振动，在1 800 r/min的工况下，转子在x和y方向的振动降幅分别为38.4%和49.4%;ISFD阻尼支承可以有效抑制滑动轴承转子系统不平衡故障导致的工频振动，在1 600 r/min的工况下，转子在x和y方向的工频振动降幅分别为19.5%和29.4%,...     

基于非线性度的滑动轴承-转子系统支承松动状态评估

基于振动信号非线性度建立了滑动轴承-转子系统支承松动状态评估方法。针对滑动轴承-转子系统支承松动故障,运用转子动力学、机械振动等理论分别建立转子系统存在支承松动故障与无故障时的非线性动力学模型,其中松动间隙产生垂直方向弹性力采用非线性项进行描述。根据非线性度的定义,对支承松动系统动力学模型中滑动轴承油膜力采用8个系数动态特性线性化,松动故障弹性力部分采用泰勒展开进行近似,得到线性近似系统动力学模型。比较存在支承松动转子系统动力学模型与线性近似动力学模型的动力学行为差异,结合MATLAB数值积分方法,计算在不同松动间隙大小情况下滑动轴承-转子系统动力学行为非线性度,建立非线性度与松动程度之间的关系,直观地反映出支承松动故障对滑动轴承-转子系统动力学行为的影响程度,为转子轴承系统的支承松动状态评估提供一种新的思路。     

滚动轴承-转子系统动力学特性分析

在滚动轴承动力学和转子动力学基础上,建立滚动轴承-转子系统非线性动力学分析模型,采用New-mark-β积分法和Newton-Raphson迭代法对轴承-转子系统非线性动力学微分方程进行求解,对轴承结构参数和工况参数与轴承-转子系统动力学特性关系进行分析,分析结果表明:系统中转子的转动频率始终存在,支承轴承的变刚度频率随着轴承结构参数和系统工况参数的不同而出现或消失;支承轴承内、外沟曲率半径系数的变化不改变系统中已存在的振动频率成分;系统的非线性特性随轴承钢球个数、预紧力的增加而减弱,随径向载荷的增大而增强;存在一个最佳转速区间,在此区间内,系统的非线性特性较弱。     

整体式挤压油膜阻尼器抑制锥齿轮振动的研究

针对锥齿轮传动系统的减振降噪问题,提出了一种运用整体式挤压油膜阻尼器(IntegralSqueeze Film Damper, ISFD)解决锥齿轮振动的方法。搭建了锥齿轮传动系统实验台,对锥齿轮传动系统分别安装刚性支承和ISFD弹性阻尼支承后的振动特性做了对比研究。实验结果表明,ISFD弹性阻尼支承具有良好的阻尼减振性能,对宽频振动有明显的抑制效果,轴承座振动的加速度降幅在40%以上;对比不同转速下的锥齿轮传动系统振动情况,验证了ISFD弹性阻尼支承在较宽的变速范围内均有良好减振效果。     

主动磁轴承转子系统动力学特性的研究

以电磁轴承支承下的高速转子系统为分析对象,以传统的转子动力学分析理论和方法为基础,结合电磁轴承系统分析理论和方法,研究电磁轴承支承条件下转子系统的动力学特性。应用基于系统传递函数的刚度、阻尼特性分析理论和方法,建立用于分析电磁轴承转子系统动力学特性的理论和方法。并对一个实用型１５０ｍ３制氧透平膨胀机样机的研制和试验进行指导和结果验证。     

离心泵转子动力学计算分析

本文给出了在考虑密封流体力作用下离心泵转子的动力学计算方法,针对某高压离心泵转子系统,采用商业转子动力学计算软件Madyn 2000,建立二维轴对称转子计算模型,对在不考虑密封且轴承完全刚性支承、轴承无阻尼支承、以及考虑密封且滑动轴承支承三种状态进行临界转速计算,并与实测结果进行对比分析。同时也计算了密封作用下转子的频率响应,分析了密封对频率响应的影响。结果表明:Madyn 2000软件对于离心泵转子动力学计算分析简洁可行,转子上的密封结构既有刚度贡献又有阻尼刚性,对临界转速和频率响应影响较大,直接提高了临界转速,降低了位移响应。     

弹流润滑球轴承-转子系统载荷特性分析

基于点接触弹性流体动力润滑理论,搭建了球轴承在弹流润滑状态下刚度-阻尼的计算公式,依据该动态刚度-阻尼建立了球轴承-转子系统动力学微分方程,采用数值方法求解系统在不同参数条件下的轴心轨迹、相图、分岔图,分析径向载荷对轴承-转子系统动力学特性的影响。研究表明,在弹流润滑油膜的作用下,具有动态刚度和阻尼的滚动轴承-转子系统显示出了更为复杂的非线性动力学特性;径向载荷是影响轴承转子系统的重要因素之一,较大的径向载荷有利于系统周期性运转。     

高速电主轴动态特性研究

作为数控机床的核心功能部件,高速电主轴的动力学特性直接影响着工件的加工精度。建立了高速电主轴的轴承-转子动力学模型,计算了角接触球轴承的动态支承刚度和轴承-转子系统的固有特性,并且研究了不同转速下轴承支承刚度对系统固有频率的影响。以2GDZ60型高速电主轴为研究对象,测试了系统的1阶固有频率和2阶固有频率,与理论计算值相比较误差较小。     

ISFD阻尼液黏度影响齿轮轴系减振特性的实验研究

鉴于二甲基硅油较高的黏度及良好的热稳定性,考虑将其作为整体式挤压油膜阻尼器(Integral squeeze film damper,ISFD)的阻尼液,研究ISFD阻尼液黏度对齿轮轴系减振特性的影响规律。建立了ISFD弹性阻尼支承系统力学模型和齿轮传动有阻尼单自由度振动模型,证明了ISFD用于齿轮轴系减振的有效性。搭建一级直齿轮传动轴系实验台,对比了齿轮轴系分别安装刚性支承和不同阻尼液黏度ISFD弹性阻尼支承的振动。研究发现,以二甲基硅油作阻尼液的ISFD可以有效抑制齿轮轴系振动,且减振效果良好,降幅可达50%以上;在一定黏度范围内,随着ISFD阻尼液黏度的增加,齿轮轴系的振动降幅增大;以二甲基硅油作阻尼液的ISFD具有优良的阻尼减振性能,可以有效抑制大部分频率成分的振动,保证齿轮系统平稳工作。     

鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-转子系统振动分析

考虑圆柱滚子轴承非线性接触力、保持架能量、鼠笼刚度、转子不平衡以及它们之间的力学耦合关系,基于拉格朗日方程建立鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-单转子系统动力学分析模型,结合龙格库塔数值积分方法,并对该模型动力学仿真分析,分析了不同转速区域鼠笼式弹性支承-滚动轴承-转子系统振动响应的分岔特性,结果表明:两支点的鼠笼式弹性支...     

柔性支承可倾瓦滑动轴承油膜动力减振特性分析

将传统可倾瓦的机械刚性支点改进为液压支撑,提出一种主动减振可倾瓦轴承——柔性支承可倾瓦轴承。基于有限差分法提出一种新的轴颈中心平衡位置迭代计算方法,通过MatLab编程计算轴承平衡状态的动态特性参数;建立柔性支承可倾瓦轴承内外部油膜等效质量弹簧阻尼系统动力学模型,并对柔性支承可倾瓦轴承-转子系统的稳态及瞬态响应等减振特性进行仿真分析。研究结果表明:双层油膜轴承综合支承刚度小于单层油膜轴承支承刚度,综合支承阻尼在一定条件下会大于单层油膜系统支承阻尼;相比单层油膜轴承,柔性支承可倾瓦在满足一定条件下具有良好的减振特性。     

异步电动机深沟球轴承-转子系统振动特性研究

以某型异步电动机的深沟球轴承-转子系统为研究对象,在考虑了轴承非线性支承力的基础上对异步电动机转子系统的非线性振动问题展开研究.基于拉格朗日方程建立轴承-转子系统动力学模型,利用变步长龙格-库塔法对模型的微分方程组进行求解.分析了电动机转速、系统阻尼、轴承径向游隙和钢球数对转子系统非线性振动特性的影响,结果表明:在不同...     

动压气体轴承-转子系统的分岔和混沌

基于非线性动力学理论,研究了气体动压轴承-转子系统的不平衡响应及分岔行为。建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型。运用有限差分法和逐次超松弛迭代法求解动压气体润滑雷诺方程;运用轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、频谱图和分岔图研究了有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应及分岔;数值模拟结果揭示了系统存在复杂多样的非线性现象,这对气体润滑轴承支承的实际轴承—转子系统的设计提供了理论依据。     

整体式挤压油膜阻尼器减振双盘悬臂转子系统研究

针对双盘悬臂转子系统过临界不平衡振动过大的问题,设计了一种整体式挤压油膜阻尼器(ISFD),并为ISFD设计了相应的轴承座及供油油路。搭建了双盘悬臂转子实验台,并运用有限元分析得到了该转子系统的一阶模态参数及二阶模态参数;通过有限元仿真技术计算得到了ISFD的静刚度大小,并将计算得到的一阶模态刚度与设计的弹性支承刚度大小进行了对比,验证了ISFD可以调节转子系统一阶模态参数;通过实验对比分析了弹性支承对转子系统振动的影响,及进油方式对ISFD减振效果的影响。研究结果表明:本文设计的ISFD弹性支承可以有效抑制转子系统过临界振动,并且齿轮泵供油方式的ISFD阻尼系数大于浸油润滑的ISFD阻尼系数。     

载荷激励下齿轮-转子系统断齿故障的机理研究

以一级齿轮箱及其连接的双跨转子系统为研究对象,研究其载荷激励和断齿故障下的动力学机理。针对齿轮啮合刚度的时变性及其所连接的转子系统的不平衡,以转子系统动力学、齿轮系统动力学以及拉格朗日方程为基础,构建了齿轮-转子系统的弯扭耦合数学模型,并在Matlab/Simulink环境下建立其仿真模型。数值仿真了断齿故障信号,并通过信号发生器模拟不同的载荷激励,通过观察其时频图解析了不同载荷激励和断齿故障所引起的系统动力学响应。最后,通过不同载荷激励下的齿轮断齿故障试验,得到实测信号的时域图并进行频谱分析,验证了齿轮-转子系统模型的合理性,可为齿轮-转子系统的故障诊断提供重要的理论依据。     

考虑支承跨距的非线性转子系统动力学特性研究

根据主轴变形几何模型求得主轴前端总位移关系式,依据前端最小位移确定主轴的最佳支承跨距,进而建立了考虑支承跨距的转子轴承系统非线性动力学模型.运用数值积分方法,给出最优跨距支承下转子系统的非线性动力学响应,采用轴心轨迹、相图及Poincar6图分析了转速对系统动力学响应的影响.结果表明:当转子轴承系统在最佳支承跨距下运行...     

挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子耦合系统的非线性响应分析

为了研究转子系统非线性动力学响应,建立了挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。在转子系统模型中,考虑了转子、滚动轴承及挤压油膜阻尼器之间的相互耦合作用,并充分考虑了滚动轴承的间隙、非线性赫兹接触和挤压油膜阻尼器非线性油膜力等。运用数值积分方法分析了转子转速、支承刚度以及挤压油膜阻尼器油膜间隙对系统动力响应的影响,并结合分岔图、频谱图、Poincaré映射图和轴心轨迹图分析了转子系统的非线性动力学响应。结果表明:转子系统当转速较高、支承刚度较大或挤压油膜阻尼器油膜间隙较大时,转子系统容易出现拟周期运动。     

基于ANSYS的轴承-转子系统动力特性研究

在ANSYS中建立了轴承-转子系统的实体模型,采用Solid185和Solid95单元进行了网格划分,得出了转子系统的固有频率和振型,通过改变油膜刚度获得了转子系统固有频率随油膜刚度的变化规律。结果表明支承刚度对转子系统的动力特性有很大的影响,在进行高速旋转机械动力学设计时,轴承与转子设计必须一起协调进行,轴承刚度的动态特性不容忽视。