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文檔簡介
1、高轉(zhuǎn)速、高精度、大功率、輕結(jié)構(gòu)和長壽命柔性轉(zhuǎn)子是現(xiàn)代高速旋轉(zhuǎn)機械的發(fā)展趨勢。為了獲得更高的工作效率和可靠性,現(xiàn)在的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)大都采用柔性轉(zhuǎn)子設(shè)計,柔性轉(zhuǎn)子在高速下運轉(zhuǎn)其同步振動響應(yīng)往往較大且高速下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)更容易出現(xiàn)次同步振動引發(fā)的穩(wěn)定性問題。
當(dāng)前解決轉(zhuǎn)子振動較大、易失穩(wěn)問題最簡單有效的方法之一就是優(yōu)化支撐系統(tǒng),引入彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)以改善轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)動力學(xué)特性。通過引入彈性支撐結(jié)構(gòu)可有效降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速,這就可以合
2、理的匹配臨界轉(zhuǎn)速和工作轉(zhuǎn)速的相對位置,使得系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速能進(jìn)一步遠(yuǎn)離工作轉(zhuǎn)速,有效避開共振區(qū)。通過引入外阻尼可有效抑制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)同步振動響應(yīng)過大和次同步振動失穩(wěn)問題,提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性。
本文的研究主線是阻尼減振技術(shù),結(jié)合研究生期間的科研實驗和項目實踐情況,全文主要從彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)、阻尼密封結(jié)構(gòu)和粘滯性阻尼器結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)或化工設(shè)備振動控制中的應(yīng)用幾方面,對阻尼減振技術(shù)展開了詳細(xì)的分析和介紹。具體研究內(nèi)容如下:
(1)
3、彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)中整體式擠壓油膜阻尼器(Integral SqueezeFilm Damper,簡稱ISFD)是本文重點分析和介紹的部分。新型的整體式擠壓油膜阻尼器(ISFD)由于采用新穎的電火花線切割制造工藝進(jìn)行整體式加工,不僅在結(jié)構(gòu)上較傳統(tǒng)擠壓油膜阻尼器有明顯不同,而且在抑制不平衡下同步振動水平和改善次同步振動誘發(fā)的轉(zhuǎn)子失穩(wěn)等問題上有著一系列更加突出的優(yōu)勢。本文第二章將從新型的整體式擠壓油膜阻尼器(ISFD)出現(xiàn)背景、結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)
4、類型的發(fā)展和演變、提高穩(wěn)定性機理、能量耗散機理、設(shè)計關(guān)鍵環(huán)節(jié)、實際工程應(yīng)用情況、主要優(yōu)點、存在的不足和今后發(fā)展方向等九方面對其進(jìn)行全面的分析和介紹。
(2)為了探究新型ISFD彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)對轉(zhuǎn)子振動控制的影響,本文首先從數(shù)值模擬分析出發(fā),利用Dyrobes轉(zhuǎn)子動力學(xué)軟件仿真模擬了剛性支撐和彈性支撐兩種不同支撐結(jié)構(gòu)下,質(zhì)量分布和懸臂長度對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速及振動控制方面的影響規(guī)律,為下文相關(guān)實驗的進(jìn)行提供了理論指導(dǎo)。本文研究并
5、設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的S型彈性體,探究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對S型彈性體剛度參數(shù)的影響規(guī)律,并根據(jù)實驗臺情況設(shè)計并加工出了四套實驗用的ISFD彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)。本文分別設(shè)計并搭建了多種實驗工況下的單跨懸臂轉(zhuǎn)子實驗臺、單跨轉(zhuǎn)子實驗臺以及雙跨N+1支撐轉(zhuǎn)子實驗臺,并將新設(shè)計的ISFD彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)用于上述三種轉(zhuǎn)子振動控制實驗中。通過多種不同支撐結(jié)構(gòu)下減振效果的對比分析,實驗證明了ISFD彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動控制方面相對其他支撐結(jié)構(gòu)有著非
6、常明顯的阻尼減振效果。
(3)本文針對北京航天某所某型號發(fā)動機液氫渦輪泵離心輪前、后凸肩阻尼封結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性研究項目中密封結(jié)構(gòu)強度問題,首先利用Fluent流場軟件求解出不同密封結(jié)構(gòu)下的壓力分布,然后應(yīng)用Ansys有限元分析軟件對梳齒密封和圓孔型阻尼密封在實際工況下的應(yīng)力強度和變形量進(jìn)行求解,對比分析了兩種密封結(jié)構(gòu)的強度,并對圓孔型密封在不同周向孔數(shù)及不同圓孔深度下的結(jié)構(gòu)強度進(jìn)行了對比分析和研究。
(4)本文介紹了管道阻
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