艦艇軸系干摩擦減振機(jī)理及特性研究.pdf

1、動(dòng)力設(shè)備軸系減振降噪是艦艇低噪聲技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容之一。傳統(tǒng)被動(dòng)隔振系統(tǒng)以降低振動(dòng)和力的傳遞為主要目的,通常無(wú)法兼顧設(shè)備與被隔振基礎(chǔ)的振動(dòng)狀態(tài),軸系與支承、隔振元件以及基礎(chǔ)部件的復(fù)雜耦合振動(dòng)改變了轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的振動(dòng)狀態(tài),某些工況下會(huì)導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)過(guò)大,降低了艦艇整體降噪水平。為尋求能夠兼顧隔振性能和設(shè)備軸系振動(dòng)的減振方法,本文對(duì)干摩擦阻尼減振及其在軸系減振中的應(yīng)用等問(wèn)題開展研究,從干摩擦振動(dòng)系統(tǒng)數(shù)值算法和粘滑運(yùn)動(dòng)解析解等基本問(wèn)題出發(fā),分析干

2、摩擦系統(tǒng)的減振和隔振機(jī)理,研究軸系和浮筏系統(tǒng)中的干摩擦減振特性,為艦艇減振降噪提供新的方法和手段。
　　針對(duì)常規(guī)數(shù)值算法在干摩擦振動(dòng)問(wèn)題中存在的不足,將干摩擦系統(tǒng)的互補(bǔ)性質(zhì)與Newmark遞推格式相結(jié)合,提出了求解干摩擦系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的Newmark-LCP非光滑數(shù)值算法,給出了其原理和計(jì)算步驟。應(yīng)用該算法對(duì)粘滑運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和摩擦阻尼抗震特性進(jìn)行了仿真研究,結(jié)果表明Newmark-LCP算法能夠避免常規(guī)數(shù)值算法存在的問(wèn)題,計(jì)算精度和效

3、率優(yōu)于常規(guī)算法,對(duì)摩擦單元規(guī)模不同的振動(dòng)系統(tǒng)均能較好地適用。
　　基于干摩擦對(duì)稱粘滑運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和摩擦力的基本性質(zhì),利用諧波平衡法,給出了對(duì)稱粘滑響應(yīng)的一種具有全局意義的級(jí)數(shù)形式解析解。結(jié)合粘著參數(shù)條件,導(dǎo)出了對(duì)稱粘滑運(yùn)動(dòng)的參數(shù)控制方程,給出了參數(shù)平面內(nèi)的粘滑邊界方程。雙粘著粘滑響應(yīng)的分析結(jié)果證明了該級(jí)數(shù)形式解的正確性和準(zhǔn)確性。所給出的級(jí)數(shù)形式解和粘滑邊界函數(shù)為干摩擦響應(yīng)分析、粘滑運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和減振系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了基本方法和依據(jù)。
　

4、　對(duì)單層和雙層干摩擦減振系統(tǒng)進(jìn)行了研究,分析了干摩擦阻尼器的減振和隔振機(jī)理,并給出了系統(tǒng)質(zhì)量比、剛度比等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)減振和隔振特性的影響規(guī)律?；诟赡Σ琳郴匦?提出了干摩擦阻尼器的“開關(guān)”減振方法,并利用數(shù)值算例進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明利用“開關(guān)”減振可以在保證高頻隔振性能的同時(shí),有效地控制低頻隔振共振響應(yīng)。
　　基于有限元方法建立了轉(zhuǎn)子-軸承-隔振系統(tǒng)的力學(xué)模型,對(duì)滑動(dòng)軸承油膜的振動(dòng)傳遞特性進(jìn)行分析,給出了軸承載荷、軸系參數(shù)以及隔振

5、系統(tǒng)對(duì)油膜振動(dòng)傳遞特性的影響規(guī)律。采用本文提出的Newmark-LCP算法求解了轉(zhuǎn)子-軸承-隔振器-基礎(chǔ)系統(tǒng)以及浮筏隔振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng),分析了干摩擦阻尼器的減振和隔振特性,結(jié)果表明干摩擦減振方法可以兼顧艦艇軸系的隔振和減振要求。研究了干摩擦阻尼器對(duì)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)不平衡共振響應(yīng)的控制和沖擊保護(hù)作用,證明了“開關(guān)”減振方法在艦艇軸系減振中的有效性。
　　設(shè)計(jì)了干摩擦阻尼器,建立了單層、雙層以及轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)干摩擦減振實(shí)驗(yàn)臺(tái)并開展了實(shí)驗(yàn)