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文檔簡介
1、提高海軍艦船的聲隱身性能,對增強自身作戰(zhàn)威力與生存能力具有重要的意義。動力裝置是艦船的主要噪聲源,隔振器廣泛用于阻止動力裝置的振動向浮筏基礎或船體傳遞,很大程度地降低了船體的輻射噪聲,提高了艦船的安靜性和隱蔽性;但另一方面,隔振器又顯著增大了轉子的支撐柔性,引起較大的聯(lián)軸器動態(tài)不對中,從而導致轉子系統(tǒng)出現(xiàn)復雜的倍頻、高頻振動,降低了艦船動力裝置的穩(wěn)定性和可靠性。因此,聯(lián)軸器和隔振器動態(tài)耦合效應對艦船動力裝置的動力學特性有很大影響。本文針
2、對大型旋轉機械艦船動力裝置中的轉子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng),分別對其耦合部件和系統(tǒng)整體的動力學特性開展理論與試驗研究工作,旨在為大型旋轉機械聯(lián)軸器的匹配設計提供切實有效的理論方法和有價值的參考依據。
?。?)考慮轉子系統(tǒng)靜、動態(tài)不對中和工況變化,根據經典的齒輪輪齒變形理論,推導了齒式/花鍵聯(lián)軸器動態(tài)嚙合力模型,通過仿真獲得了聯(lián)軸器嚙合力隨其結構參數和系統(tǒng)參數變化的規(guī)律,并通過線性化的嚙合剛度,驗證了所提出模型的正確性。為聯(lián)軸器
3、的優(yōu)化設計和轉子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)動力學特性研究提供了模型基礎。
(2)基于靜態(tài)壓縮試驗、廣義胡克定律和應變能密度,推導了反映橡膠超彈性特性的橡膠隔振器靜態(tài)剛度模型;并建立了考慮橡膠隔振器靜態(tài)剛度、激振振幅和激振頻率的橡膠隔振器動態(tài)剛度模型;通過單自由度質量-橡膠隔振器系統(tǒng)動力學仿真和試驗,驗證了該動態(tài)剛度模型在描述橡膠隔振器特性的正確性、有效性。
(3)提出了工程意義下轉子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)動力穩(wěn)定性判別準則,為大
4、型旋轉機械的動力學設計、試驗和運行提供了實用的穩(wěn)定性判據。分別通過理論分析、數值仿真和試驗測試,研究了聯(lián)軸器類型、模化方式及其不對中對轉子-軸承系統(tǒng)動力學特性和穩(wěn)定性的影響規(guī)律。剛性聯(lián)軸器和柔性聯(lián)軸器連接的轉子-軸承系統(tǒng)的失穩(wěn)是由于油膜振蕩引起的,而轉子-齒式聯(lián)軸器-軸承的系統(tǒng)的失穩(wěn)是由于油膜振蕩和齒式聯(lián)軸器自激振蕩共同作用的結果,且齒式聯(lián)軸器不對中會顯著改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
?。?)建立了完整的轉子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器(基礎)
5、系統(tǒng)耦合動力學模型。通過數值仿真和試驗測試對比研究了轉子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)和轉子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng)的動力學特性,通過對比兩個系統(tǒng)轉子和基礎之間的振級落差檢驗了橡膠隔振器的隔振效果。驗證了橡膠隔振器動態(tài)剛度模型和系統(tǒng)耦合動力學模型的正確性,健全和完善了艦船動力裝置減振降噪的研究體系。
(5)考慮艦船實際動力裝置動態(tài)不對中無法測試的特點,首次將旋轉機械中動態(tài)不對中抽象出來進行研究,提出了大型旋轉機械中聯(lián)軸器動態(tài)不對中的計算
6、方法。形成了大型旋轉機械中聯(lián)軸器選型、結構參數、不對中補償能力等完整的匹配設計方案。研究結果表明:在轉子-聯(lián)軸器-軸承(隔振器)系統(tǒng)臨界轉速附近,聯(lián)軸器兩端的動態(tài)不對中最大;隔振器的出現(xiàn),顯著增加了系統(tǒng)非臨界轉速區(qū)域的動態(tài)不對中量。
?。?)分析了轉子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng)中,不平衡、不對中和失穩(wěn)故障的來源、特征及故障耦合的機理。齒式聯(lián)軸器和橡膠隔振器動態(tài)耦合效應導致的故障耦合使系統(tǒng)的振動變得復雜,穩(wěn)定性降低。結合理論和試驗
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