新型金屬橡膠擠壓油膜阻尼器減振性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，很多轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速越來越高，從而導(dǎo)致對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)控制的要求也越來越嚴(yán)格。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近或加速通過臨界點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生很大的振動(dòng)，使機(jī)器的工作效率降低，嚴(yán)重的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致元件斷裂，造成事故。由于轉(zhuǎn)子是高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備中的主要部件，轉(zhuǎn)子使用壽命的降低將直接導(dǎo)致整臺(tái)機(jī)器使用壽命的降低，因此，如何減振，成為了高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備研究中的一項(xiàng)重要的關(guān)鍵技術(shù)。
　　擠壓油膜阻尼器（Squeeze Film Damper,簡稱SFD

2、）是一種性能優(yōu)良的阻尼減振裝置，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼，從而達(dá)到減振的效果。它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，阻尼效果好等特點(diǎn)，被認(rèn)為是近幾十年來影響航空領(lǐng)域高速轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)最重要的研究成果之一。
　　本文在國家自然科學(xué)基金的資助下（編號(hào)：50075017），以改善高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中傳統(tǒng)擠壓油膜阻尼器（Squeeze Film Damper，SFD）的油膜力特性及節(jié)流特性為目的，利用彈性多孔金屬橡膠（Metal Rubber，MR）材料耐高溫、高壓、超

3、低溫的特性，以及良好的彈性阻尼特性和節(jié)流性能，研制了一種端部和徑向都使用金屬橡膠環(huán)的新型擠壓油膜阻尼器（SFD/MR）。
　　論文的研究工作從改善轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的等效支承剛度入手，在阻尼器的外環(huán)附加了一層金屬橡膠彈性支承環(huán)，通過調(diào)節(jié)其剛度，使整個(gè)系統(tǒng)的等效支承剛度由SFD時(shí)的高度非線性，轉(zhuǎn)變?yōu)镾FD/MR的接近線性，另外，通過在其端部安裝金屬橡膠端面密封環(huán)，在保證滑油具有較好散熱性能的同時(shí)，既可以降低流量，又可以增強(qiáng)阻尼器的阻尼特性。<

4、br>　　利用Navier-Stockes方程，推導(dǎo)出了定粘度不可壓縮流的SFD/MR油膜壓力分布的基本方程，得到了SFD/MR穩(wěn)態(tài)油膜力(剛性力和阻尼力)的表達(dá)式。為分析研究SFD/MR系統(tǒng)的油膜力特性奠定了基礎(chǔ)。
　　對(duì)比分析了SFD/MR系統(tǒng)和SFD系統(tǒng)的油膜力特性和流量特性，研究了金屬橡膠外環(huán)剛度、油膜的半徑間隙，以及端封環(huán)的孔隙度、金屬絲直徑對(duì)SFD/MR油膜力特性的影響。分析結(jié)果表明，與傳統(tǒng)SFD相比，SFD/MR能很

5、好地改善油膜力的非線性特性和流量特性，而且，SFD/MR的流量和油膜力都是可控的，這就使其更適用于滿足不同工況的減振要求，具有良好的應(yīng)用前景。
　　對(duì)比研究了SFD/MR和SFD系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。建立了SFD/MR系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。通過對(duì)傳統(tǒng)SFD結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研制出了新型SFD/MR實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，并分別對(duì)SFD/MR系統(tǒng)和SFD系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果的一致性表明，與SFD相比，SFD/MR系統(tǒng)能使