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

1、高轉速、高精度、大功率、輕結構和長壽命柔性轉子是現(xiàn)代高速旋轉機械的發(fā)展趨勢。為了獲得更高的工作效率和可靠性，現(xiàn)在的轉子系統(tǒng)大都采用柔性轉子設計，柔性轉子在高速下運轉其同步振動響應往往較大且高速下的轉子系統(tǒng)更容易出現(xiàn)次同步振動引發(fā)的穩(wěn)定性問題。
　　當前解決轉子振動較大、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構以改善轉子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)動力學特性。通過引入彈性支撐結構可有效降低轉子系統(tǒng)臨界轉速，這就可以合

2、理的匹配臨界轉速和工作轉速的相對位置，使得系統(tǒng)臨界轉速能進一步遠離工作轉速，有效避開共振區(qū)。通過引入外阻尼可有效抑制轉子系統(tǒng)同步振動響應過大和次同步振動失穩(wěn)問題，提高轉子系統(tǒng)穩(wěn)定性。
　　本文的研究主線是阻尼減振技術，結合研究生期間的科研實驗和項目實踐情況，全文主要從彈性阻尼支撐結構、阻尼密封結構和粘滯性阻尼器結構在轉子系統(tǒng)或化工設備振動控制中的應用幾方面，對阻尼減振技術展開了詳細的分析和介紹。具體研究內容如下:
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3、彈性阻尼支撐結構中整體式擠壓油膜阻尼器（Integral SqueezeFilm Damper，簡稱ISFD）是本文重點分析和介紹的部分。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行整體式加工，不僅在結構上較傳統(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水平和改善次同步振動誘發(fā)的轉子失穩(wěn)等問題上有著一系列更加突出的優(yōu)勢。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、結構特點、結構

4、類型的發(fā)展和演變、提高穩(wěn)定性機理、能量耗散機理、設計關鍵環(huán)節(jié)、實際工程應用情況、主要優(yōu)點、存在的不足和今后發(fā)展方向等九方面對其進行全面的分析和介紹。
　　(2)為了探究新型ISFD彈性阻尼支撐結構對轉子振動控制的影響，本文首先從數(shù)值模擬分析出發(fā)，利用Dyrobes轉子動力學軟件仿真模擬了剛性支撐和彈性支撐兩種不同支撐結構下，質量分布和懸臂長度對轉子系統(tǒng)臨界轉速及振動控制方面的影響規(guī)律，為下文相關實驗的進行提供了理論指導。本文研究并

5、設計了不同結構參數(shù)的S型彈性體，探究了不同結構參數(shù)對S型彈性體剛度參數(shù)的影響規(guī)律，并根據實驗臺情況設計并加工出了四套實驗用的ISFD彈性阻尼支撐結構。本文分別設計并搭建了多種實驗工況下的單跨懸臂轉子實驗臺、單跨轉子實驗臺以及雙跨N+1支撐轉子實驗臺，并將新設計的ISFD彈性阻尼支撐結構應用于上述三種轉子振動控制實驗中。通過多種不同支撐結構下減振效果的對比分析，實驗證明了ISFD彈性阻尼支撐結構在轉子系統(tǒng)振動控制方面相對其他支撐結構有著非

6、常明顯的阻尼減振效果。
　　(3)本文針對北京航天某所某型號發(fā)動機液氫渦輪泵離心輪前、后凸肩阻尼封結構穩(wěn)定性研究項目中密封結構強度問題，首先利用Fluent流場軟件求解出不同密封結構下的壓力分布，然后應用Ansys有限元分析軟件對梳齒密封和圓孔型阻尼密封在實際工況下的應力強度和變形量進行求解，對比分析了兩種密封結構的強度，并對圓孔型密封在不同周向孔數(shù)及不同圓孔深度下的結構強度進行了對比分析和研究。
　　(4)本文介紹了管道阻