彈性支承干摩擦阻尼器減振研究.pdf

1、眾所周知，阻尼器對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械(如航空發(fā)動(dòng)機(jī))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(shí)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(jī)械的減振，其原理為通過兩個(gè)摩擦片之間的干摩擦為轉(zhuǎn)子提供阻尼。阻尼器的一個(gè)摩擦片(動(dòng)摩擦片)安裝在彈性支承的一端，另一個(gè)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(dòng)而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，

2、那么動(dòng)、靜摩擦片之間將產(chǎn)生相對(duì)位移，由此產(chǎn)生的干摩擦將消耗振動(dòng)的能量，從而達(dá)到減振的效果。這就是彈支干摩擦阻尼器的工作機(jī)理。 干摩擦力取決于作用在摩擦片上的壓緊力和動(dòng)、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(duì)彈支干摩擦阻尼器進(jìn)行主動(dòng)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(jì)制造了彈支干摩擦阻尼器實(shí)驗(yàn)器。利用實(shí)驗(yàn)器

3、進(jìn)行了大量的穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)和暫態(tài)實(shí)驗(yàn)，以此研究了干摩擦阻尼器的可行性和有效性。 對(duì)轉(zhuǎn)子穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)、暫態(tài)實(shí)驗(yàn)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(dòng)。暫態(tài)實(shí)驗(yàn)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(shí)的振動(dòng)峰值，這對(duì)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(yùn)動(dòng)微分方程，采用庫(kù)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(jī)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(yùn)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(yùn)用Fourier級(jí)數(shù)展開法和諧波平衡法簡(jiǎn)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(jiǎn)化模型，計(jì)算了系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)特性。 采用Fourier級(jí)數(shù)展開法、增量諧波平衡法、精細(xì)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(dòng)響應(yīng)，計(jì)算結(jié)果表明三種方法均可準(zhǔn)確地得到系統(tǒng)的振動(dòng)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(jì)算結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了Fourier級(jí)數(shù)展開法的準(zhǔn)確性。在二自由度模型求解中，運(yùn)用擬牛頓法來(lái)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(jiǎn)便，易于收斂，迭代計(jì)算對(duì)計(jì)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