基于彈性阻尼支撐的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)控制及管道阻尼減振技術(shù)研究.pdf

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(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)。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(jì)，柔性轉(zhuǎn)子在高速下運(yùn)轉(zhuǎn)其同步振動(dòng)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(dòng)引發(fā)的穩(wěn)定性問題。
　　當(dāng)前解決轉(zhuǎn)子振動(dòng)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(dòng)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(duì)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(dòng)響應(yīng)過大和次同步振動(dòng)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(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目實(shí)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(dòng)控制中的應(yīng)用幾方面，對(duì)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(diǎn)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(dòng)水平和改善次同步振動(dòng)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(shì)。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(diǎn)、結(jié)構(gòu)

4、類型的發(fā)展和演變、提高穩(wěn)定性機(jī)理、能量耗散機(jī)理、設(shè)計(jì)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、實(shí)際工程應(yīng)用情況、主要優(yōu)點(diǎn)、存在的不足和今后發(fā)展方向等九方面對(duì)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(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)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(dòng)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(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速及振動(dòng)控制方面的影響規(guī)律，為下文相關(guān)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行提供了理論指導(dǎo)。本文研究并

5、設(shè)計(jì)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(duì)S型彈性體剛度參數(shù)的影響規(guī)律，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)情況設(shè)計(jì)并加工出了四套實(shí)驗(yàn)用的ISFD彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)。本文分別設(shè)計(jì)并搭建了多種實(shí)驗(yàn)工況下的單跨懸臂轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)、單跨轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及雙跨N+1支撐轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)臺(tái)，并將新設(shè)計(jì)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(dòng)控制實(shí)驗(yàn)中。通過多種不同支撐結(jié)構(gòu)下減振效果的對(duì)比分析，實(shí)驗(yàn)證明了ISFD彈性阻尼支撐結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)控制方面相對(duì)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(duì)北京航天某所某型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)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(xiàng)目中密封結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(duì)梳齒密封和圓孔型阻尼密封在實(shí)際工況下的應(yīng)力強(qiáng)度和變形量進(jìn)行求解，對(duì)比分析了兩種密封結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，并對(duì)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(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比分析和研究。
　　(4)本文介紹了管道阻