彈性支承干摩擦阻尼器減振研究.pdf

1、眾所周知，阻尼器對于高速旋轉(zhuǎn)機械(如航空發(fā)動機)的減振有著重要的意義。不同種類的阻尼器(如擠壓油膜阻尼器、金屬橡膠阻尼器、橡膠阻尼器等)在實際應(yīng)用中有著很好的效果。 本文提出了一種新型阻尼器一彈性支承干摩擦阻尼器，它可以用于帶有彈性支承旋轉(zhuǎn)機械的減振，其原理為通過兩個摩擦片之間的干摩擦為轉(zhuǎn)子提供阻尼。阻尼器的一個摩擦片(動摩擦片)安裝在彈性支承的一端，另一個摩擦片(靜摩擦片)安裝在靜子上。如果彈性支承由于轉(zhuǎn)子的振動而產(chǎn)生運動，

2、那么動、靜摩擦片之間將產(chǎn)生相對位移，由此產(chǎn)生的干摩擦將消耗振動的能量，從而達到減振的效果。這就是彈支干摩擦阻尼器的工作機理。 干摩擦力取決于作用在摩擦片上的壓緊力和動、靜摩擦片之間的摩擦系數(shù)，摩擦片的表面粗糙度和材料決定了摩擦系數(shù)，因此可以通過改變摩擦片壓緊力的方法對彈支干摩擦阻尼器進行主動控制。 本文的主要工作及結(jié)論如下： 提出了彈性支承干摩擦阻尼器的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計制造了彈支干摩擦阻尼器實驗器。利用實驗器

3、進行了大量的穩(wěn)態(tài)實驗和暫態(tài)實驗，以此研究了干摩擦阻尼器的可行性和有效性。 對轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)實驗的減速Bode圖分析表明，彈支干摩擦阻尼器可以有效地抑制由轉(zhuǎn)子不平衡而引起的振動。暫態(tài)實驗數(shù)據(jù)還表明，干摩擦阻尼器能夠大大降低轉(zhuǎn)子通過臨界轉(zhuǎn)速時的振動峰值，這對于柔性轉(zhuǎn)子的正常工作有著重要的意義。 建立了轉(zhuǎn)子—彈性支承—干摩擦阻尼器系統(tǒng)中轉(zhuǎn)子的運動微分方程，采用庫侖摩擦模型描述摩擦力。從理論上分析了彈支干摩擦阻尼器的減振

4、機理，并證明了彈支干摩擦阻尼器可以用于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的減振和鎮(zhèn)定。運用能量平衡法確定了帶有干摩擦阻尼器的轉(zhuǎn)子的鎮(zhèn)定邊界。 采用滯遲彈簧模型描述干摩擦力，運用Fourier級數(shù)展開法和諧波平衡法簡化雙折線本構(gòu)關(guān)系，建立了轉(zhuǎn)子—彈性支承—干摩擦阻尼器系統(tǒng)一自由度及二自由度力學(xué)簡化模型，計算了系統(tǒng)的振動響應(yīng)特性。 采用Fourier級數(shù)展開法、增量諧波平衡法、精細積分法求解轉(zhuǎn)子一彈性支承一干摩擦阻尼器系統(tǒng)一自由度、二自由度理論模

5、型的振動響應(yīng)，計算結(jié)果表明三種方法均可準(zhǔn)確地得到系統(tǒng)的振動響應(yīng)，其結(jié)果略有差異，可以忽略。 通過與數(shù)值積分方法計算結(jié)果對比，驗證了Fourier級數(shù)展開法的準(zhǔn)確性。在二自由度模型求解中，運用擬牛頓法來求解非線性方程組，給出了相應(yīng)的公式推導(dǎo)。 增量諧波平衡法結(jié)合了Newton—Raphson與Galerkin方法，公式推導(dǎo)簡便，易于收斂，迭代計算對計算初值的依賴性小。 提出了確定彈支干摩擦阻尼器最佳摩擦力的基