高阻尼多层U形波纹管轴向等效刚度的有限元分析

运用ADINA有限元软件对高阻尼多层u形波纹管的轴向等效刚度进行了分析。考虑几何非线性、材料非线性、层间接触非线性以及夹层阻尼材料特性对波纹管轴向等效刚度的影响,其分析结果对含夹层阻尼波纹管的设计与研究有一定的参考意义。     

多股簧冲击载荷特性试验研究

以多股簧应用于复进簧时的工况为例,按照质量-弹簧-阻尼模型,建立了多股簧和各个簧圈的冲击响应动力学模型;对多股簧进行了冲击载荷试验,分析了弹簧内部运动规律,并识别出弹簧的等效刚度、等效阻尼等模态参数。试验结果表明：受冲击载荷时,多股簧的结构呈非线性特性,更能体现其减振的优势;弹簧内部运动规律也为非线性,各簧圈的运动速度沿轴向不再是线性分布。     

多油叶轴承油膜动力特性系数的计算方法

刚度系数和阻尼系数是反映滑动轴承动力响应特性的重要的特性系数。对于以液体为润滑介质的多油叶轴承,本文给出了其动力特性系数的算法,采用数值方法进行了算例计算。     

钻井封隔器用矩形截面弹簧的设计与校核

根据钻井封隔器的功能和尺寸要求,设计了矩形截面弹簧。根据矩形截面弹簧的结构特点,采用等效并联组合弹簧的方法对矩形截面弹簧进行了理论计算,并推导出轴向刚度的计算方法。运用Solid Works进行三维实体建模,并用ABAQUS进行有限元分析,获得了矩形截面弹簧的轴向刚度,通过与理论计算结果比较,证明了理论计算方法的合理性。通过有限元分析进行强度校核,结果表明矩形截面弹簧满足设计要求,为此类弹簧的设计提供了参考。     

轴承阻尼对高转速离心泵临界转速的影响

采用商用软件计算了泵用三油楔滑动轴承刚度和阻尼曲线。以多级离心泵转子为研究对象,采用ANSYS软件建立了三维转子有限元模型,在考虑滑动轴承和密封刚度、阻尼系数的情况下进行转子"湿"临界转速分析,计算结果表明在Campbell图中出现了低频涡动频率,且临界转速裕度不足。通过对滑动轴承主刚度、交叉刚度、主阻尼和交叉阻尼对涡动频率的分析得出,轴承主阻尼系数是产生该现象的主要原因。最后通过增加轴承孔半径0.01 mm,降低主阻尼系数,提高了涡动频率和临界转速,为多级离心泵动力学设计提供参考。     

面齿轮轮齿刚度计算方法研究

基于Buckingham的观点,将面齿轮齿形看作是由沿齿长方向一系列变压力角的齿条组成,得到沿轴向和径向都为变截面的面齿轮简化齿形,获得了面齿轮轮齿啮合变形的计算公式,求解出了面齿轮的轮齿刚度。与有元法的分析结果进行比较,二者相对误差较小,验证了面齿轮轮齿刚度计算方法的可行性。     

应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学建模及解耦方法

在行星轮系动力学建模中,常以非线性油膜力或线性刚度-阻尼形式考虑其对系统动力学特性的影响,前者仿真精度高但计算成本也高,后者计算效率高却忽略了油膜力和轴颈-轴套偏心量的时变性,仿真精度有限。为此,以2MW级风电齿轮箱为研究对象,建立滑动轴承时变线性刚度-阻尼模型,提出计入轴颈-轴套时变偏心量的滑动轴承附加偏心修正力计算方法;利用行星架销轴-行星轮变形协调关系,将时变线性刚度-阻尼模型与附加偏心修正力进行耦合;建立应用滑动轴承的风电齿轮箱行星轮系动力学模型,对比了工况和轴承参数对模型计算精度与系统动态响应的影响,并通过试验加以验证。研究结果表明,齿轮副动态啮合力波动会使滑动轴承刚度-阻尼系数和附加偏心修正力产生周期性变化;在稳定和瞬态工况下,提出的模型可以很好地预测系统响应,尤其是行星轮振动响应;减小滑动轴承宽径比与间隙、增大输入转矩可以改善系统均载性能。     

未知传递函数情况下主动电磁悬浮系统支承特性在线测量

分析了主动电磁悬浮系统支承的等效刚度和阻尼的理论计算方法。从闭环系统的角度出发,提出了一种不依赖于系统传递函数的等效刚度和阻尼的在线测量方法。以PID控制为例进行对比实验,分析了控制参数、激振幅度和激振频率对主动电磁悬浮系统支承等效刚度和阻尼的影响。结果表明,所提出的测量方法能够实时在线地对主动电磁悬浮系统支承的等效刚度和阻尼进行准确识别。     

微位移机构中变截面柔性铰链等效刚度的求解方法研究

对变截面柔性铰链的等效刚度k进行研究,提出了k值的两种求解方法:修正系数法与变截面法。通过实例计算,两种方法求得的结果基本一致,而变截面法更具有通用性且计算简便。采用变截面法计算了柔性微位移放大机构中变截面柔性铰链的等效刚度k,在此基础上,对机构进行了分析,求得不同载荷作用下机构的输入、输出位移及其放大比,同时对其进行有限元分析,两种结果具有较好的一致性,验证了k值计算的正确性,表明了变截面柔性铰链等效刚度计算方法的有效性。     

夹层阻尼结构抑振特性研究

利用等效复合刚度法,对多夹层阻尼结构的抑振特性进行了理论推导,并对不同夹层阻尼结构的等效复合刚度和损耗因子进行了仿真计算,分析了不同的夹层材料和几何参数对结构抑振量的影响。研究表明,增加多夹层组合结构的夹层层数对组合结构损耗因子的提高量有限;适当增加夹层的厚度可改善组合结构抑振性能;变化夹层的材料,采用较硬的约束层和较软的阻尼层可显著提高组合结构的抑振量。     

试验台约束对滑动轴承动特性识别精度的影响

在滑动轴承的动特性测试中,试验台参数对动特性测试精度有重要的影响。以某倒置式轴承动特性试验台为研究对象,基于轴承动力学正反问题,提出滑动轴承动特性系数识别精度的仿真评估方法,分析不同激振频率时试验台约束参数对轴承动特性系数识别精度的影响规律,并对激振频率和约束参数的取值范围进行优选。结果表明：在较低激振频率的条件下,当约束刚度和约束阻尼取值较小时,动特性系数的识别精度受测试误差的影响不大,随着约束刚度和约束阻尼取值增大到一定值,动特性系数的识别精度受测试误差的影响迅速增大。针对研究的试验台,选择激振频率在30~300 Hz之间,选择试验台约束刚度小于试验轴承刚度的0.3%,试验台约束阻尼小于试验轴承阻尼的7%时,能够保证较好的轴承动特性系数的测试精度。     

支点弹性、阻尼可倾瓦轴承动力特性数值仿真及试验研究

依据考虑瓦块摆动和沿几何预载荷方向微幅振动的可倾瓦轴承完全动力特性的解析模型及其对应的八参数简化动力模型,设计制备了支点弹性、阻尼特性可倾瓦轴承。该轴承通过在瓦块支点与轴承体之间设置弹性垫片,使瓦块支点支撑在弹性垫片上,弹性垫片与轴承体之间存在微小间隙并与轴颈润滑系统共享油路以实现局部挤压油膜效应。根据不同加工工艺,制备了两种形式的新型支点弹性、阻尼轴承,并通过理论计算模拟与试验分析对两种新型轴承的动力特性进行研究。结果表明,支点弹性、阻尼可倾瓦轴承能够增大转子的一临界阻尼,有效提高转子系统稳定性。     

Dynamic stiffness and damping coefficients of aerodynamic tilting-pad journal bearings

The dynamic gas–film forces of aerodynamic bearing often can be characterized by eight linear stiffness and damping coefficients. How to theoretically predict these coefficients is a very difficult issue for tilting-pad gas bearing design because of its structural complexity. The current study presents a novel and universal theoretical analysis method for calculating the dynamic stiffness and damping coefficients of aerodynamic tilting-pad bearing. The gas–film pressure within the bearing is expressed in the form of dimensionless compressible gas-lubricated Reynolds equation, which is solved by means of the finite element method. With the assumption that the journal and the pads are disturbed with the same frequency, the dynamic coefficients of tilting-pad gas bearing are computed by using the partial derivative method and the equivalent coefficient method. Finally, the investigations are conducted about the effects of bearing number, perturbation frequency of the journal and the pads, eccentricity ratios, preload and length-to-diameter ratio of the bearing on the dynamic coefficients of aerodynamic tilting-pad journal bearing. The numerical results indicate that the dynamic stiffness and damping coefficients of tilting-pad gas bearing are closely related with these factors. The proposed analytical method provides a valuable means of predicting dynamic performances of tilting-pad gas bearing. The solution can be used for the purpose of prediction of dynamic behavior of the rotor systems supported by aerodynamic tilting-pad bearings.     

Calculation of six-lobe and eight-lobe deformable thrust sliding bearings

The paper deals with the development of a model and the calculation of characteristics of a hydrodynamic thrust sliding bearing which provides the compensation of the axial force in high-speed and low-speed rotors of stationary gas turbine units. In the framework of creating a method for determining the stiffness and damping characteristics of the bearing and calculating the parameters of lubricant flow in the gap, we develop a model of the thrust bearing based on the coupled solution of the problem of the flow of incompressible lubricant between the sliding surfaces and the problem of the deformation of the bearing parts and the shaft under the lubricant pressure. The model makes it possible to find the basic characteristics of the thrust sliding bearing at various relative displacements of the bearing and shaft. The bearing model is verified by comparing our results with the results of calculating lubricant flow in the STAR-CD software package and the results of calculations and experiments reported in the literature. The stiffness and damping characteristics are calculated for two thrust sliding bearings with six and eight lobes, depending on the sliding surfaces closure and variations in the shaft rotation angle with account of the deformation of the sliding surfaces. A significant influence of the shaft rotation angles in the bearing section and the deformations of the sliding surfaces on the integral characteristics of the bearing is demonstrated.     

螺旋槽气体轴承动态特性及失稳分析

针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,以球面螺旋槽动静压气体轴承为研究对象,建立润滑分析数学模型;采用有限差分法与导数积分法进行求解,得到动态扰动压力分布及动态特性系数,并研究切向供气条件下螺旋槽参数、径向偏心率、供气压力、转速对气膜刚度阻尼系数的影响规律;建立线性稳定性计算模型,预测气膜涡动失稳转速,分析运行参数对失稳转速的影响。结果表明:气膜阻尼是一种抑制涡动的因素,气膜的稳定性取决于气膜刚度与阻尼的协同作用;气膜刚度阻尼随着槽宽比、槽深比、螺旋角的增大,整体上呈先增大后减小的趋势;刚度随转速的升高而增大,阻尼则随转速的升高而减小;径向偏心率和供气压力越大,气膜刚度和阻尼越大;在一定范围内,提高供气压力、增大径向偏心率能够提高系统失稳转速;合理地选取轴承结构参数和运行参数,能够优化轴承动态特性,保证气体轴承较高的运行稳定性。     

齿轮刚度及制造误差对多平行轴转子系统动力学性能的影响

分析了具有斜齿圆柱齿轮传动的多平行轴转子系统，在统一的坐标系下，建立了系统的动力学模型，考虑了系统的弯扭耦合、陀螺力矩及滑动轴承的支承刚度和阻尼。计算了系统的固有频率、动态响应及幅频特性，重点分析了齿轮的刚度、阻尼和制造误差对多平行轴转子系统动力学性能的影响     

抗蛇行减振器参数对车辆稳定性的影响分析

介绍了抗蛇行减振器的简化模型——Maxwell模型。基于蛇形运动的稳定性理论,推导了带抗蛇行减振器的刚性转向架的线性临界速度解析表达式。利用表达式研究了不同等效锥度下抗蛇行减振器串联刚度和结构阻尼对临界速度的影响。研究结果表明:在相同锥度下,结构阻尼和串联刚度存在最佳匹配关系,小结构阻尼应配合小串联刚度,较大结构阻尼应配合较大串联刚度,大结构阻尼应配合大串联刚度;在满足结构阻尼和串联刚度匹配的大范围下,不同等效锥度应匹配不同的串联刚度和结构阻尼,小锥度应匹配较小的串联刚度和较大的结构阻尼,大锥度应匹配较大的串联刚度和较小的结构阻尼。     

挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的影响

建立了转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的动力学计算模型,分析了挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的强迫振动的影响、挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼搭配关系以及转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的自由振动稳定性问题。研究结果表明,合理的外弹性支承可以使系统的振幅得到有效控制,而且也提高了系统的稳定性;如要减小系统的振幅可以通过一个低的支承刚度和一个合适的阻尼来实现。在小的支撑刚度的情况下,存在一个很宽的支承阻尼域,此域可以获得低幅值的不平衡响应。     

基于ADAMS的深沟球轴承仿真分析

在考虑弹流润滑的基础上,采用Newton-Raphson法求取轴承等效综合刚度和阻尼系数,通过碰撞模型,拟合出轴承接触时的刺入深度。在确定上述参数基础上运用ADAMS软件中的impact函数对深沟球轴承进行动力学分析,并且对仿真值与理论计算值进行了比较。     

基于匀压和阻尼的空气静压轴承静态特性研究*

针对常规空气静压轴承设计时存在的承载能力、刚度与气动锤之间的矛盾,提出一种基于虚拟均压和被动阻尼设计方法。采用该方法设计一种含环布均压槽和阵列阻尼孔的矩形平面空气静压止推轴承,并研究其静态特性。研究结果表明：与常规空气静压轴承结构相比,设计的空气静压止推轴承在供气压力0.5 MPa下的最高承载力提高了43.4%,最高刚度提高了51.3%;减小阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳刚度特性;增加阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳静态特性和动态稳定特性的综合性能。