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文檔簡介
1、提高海軍艦船的聲隱身性能,對增強(qiáng)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(chǔ)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(zhuǎn)子的支撐柔性,引起較大的聯(lián)軸器動態(tài)不對中,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)復(fù)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(yīng)對艦船動力裝置的動力學(xué)特性有很大影響。本文針
2、對大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械艦船動力裝置中的轉(zhuǎn)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(xué)特性開展理論與試驗研究工作,旨在為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械聯(lián)軸器的匹配設(shè)計提供切實有效的理論方法和有價值的參考依據(jù)。
?。?)考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)靜、動態(tài)不對中和工況變化,根據(jù)經(jīng)典的齒輪輪齒變形理論,推導(dǎo)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(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)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(shè)計和轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)動力學(xué)特性研究提供了模型基礎(chǔ)。
(2)基于靜態(tài)壓縮試驗、廣義胡克定律和應(yīng)變能密度,推導(dǎo)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(zhì)量-橡膠隔振器系統(tǒng)動力學(xué)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。
?。?)提出了工程意義下轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)動力穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則,為大
4、型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動力學(xué)設(shè)計、試驗和運(yùn)行提供了實用的穩(wěn)定性判據(jù)。分別通過理論分析、數(shù)值仿真和試驗測試,研究了聯(lián)軸器類型、?;绞郊捌洳粚χ袑D(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動力學(xué)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(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的失穩(wěn)是由于油膜振蕩引起的,而轉(zhuǎn)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(jié)果,且齒式聯(lián)軸器不對中會顯著改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(4)建立了完整的轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器(基礎(chǔ))
5、系統(tǒng)耦合動力學(xué)模型。通過數(shù)值仿真和試驗測試對比研究了轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng)的動力學(xué)特性,通過對比兩個系統(tǒng)轉(zhuǎn)子和基礎(chǔ)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(xué)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。
?。?)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(zhuǎn)機(jī)械中動態(tài)不對中抽象出來進(jìn)行研究,提出了大型旋轉(zhuǎn)機(jī)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(zhuǎn)機(jī)械中聯(lián)軸器選型、結(jié)構(gòu)參數(shù)、不對中補(bǔ)償能力等完整的匹配設(shè)計方案。研究結(jié)果表明:在轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承(隔振器)系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速區(qū)域的動態(tài)不對中量。
?。?)分析了轉(zhuǎn)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(jī)理。齒式聯(lián)軸器和橡膠隔振器動態(tài)耦合效應(yīng)導(dǎo)致的故障耦合使系統(tǒng)的振動變得復(fù)雜,穩(wěn)定性降低。結(jié)合理論和試驗
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