气体轴承的动态特性分析及实验研究

针对气体静压主轴回转误差求解不准确的问题,提出了一种利用气膜阻尼模型预测气体轴承动态特性的计算方法,揭示了气膜阻尼影响气体轴承动态特性的内在机制。首先通过微扰动法和分离变量法对气体轴承的气膜阻尼系数建模并求解分析;然后将气膜阻尼系数引入轴承转子系统进行动力学建模,计算分析阻尼系数对气体轴承动态特性的影响;最后搭建气体轴承回转误差测量试验台,得到主轴实时回转跳动误差信号并与理论结果进行对比。实验结果表明:与未考虑气膜阻尼特性的回转跳动误差相比,考虑气膜阻尼特性计算的主轴回转跳动误差值更加接近实验测量值,考虑气膜阻尼特性使主轴跳动误差率减小了4.93%～8%。研究结果可为气体轴承动态特性的预测和精度控制提供理论参考。     

螺旋槽干气密封润滑气膜阻尼系数的计算及分析

螺旋槽干气密封操作的稳定性和可靠性与其槽型参数息息相关,为优化槽型参数建立气膜轴向和角向阻尼系数的计算模型,利用Maple程序求解阻尼系数的近似表达武,通过动态稳定性分析,获得不同介质压力和转速下的槽型参数.分析结果表明:随着介质压力和转速的增大,气膜阻尼系数增大,得到稳定性最佳的螺旋角数值,且与实验数据基本一致,说明...     

MOEMS倾斜下电极光开关的空气压膜阻尼效应

从基于微机械光电系统(MOEMS)的倾斜下电极扭臂式光 开关出发, 求解雷诺方程, 得到空气压膜阻尼系数和阻尼力矩的分析公式. 通过求解动力学 方程, 给出空气压膜阻尼效应对于光开关响应时间的影响.     

推力空气箔片轴承新型结构构建及其动力学性能

提出一种新型推力箔片轴承，该轴承的优点是通过波箔和平箔的组合来改变箔片轴承的轴向刚度等动态特性。以新型推力箔片轴承为对象，运用弹性力学理论分析推力箔片轴承顶箔和波箔的变形，联立黏温方程、气膜三维能量方程和等温Reynolds方程得到非等温Reynolds方程。利用小扰动法处理非等温Reynolds方程得到气膜压力的定常控制方程和微分控制方程。运用有限差分法和逐点松弛迭代法对其进行数值求解得到推力箔片轴承的气膜压力分布、气膜厚度分布、箔片变形量分布、气膜温度分布、轴向刚度、轴向阻尼等特性参数。结果表明，箔片轴承的轴向刚度和轴向阻尼随着波拱半长、楔形间隙高度差、波拱半径的增加而减小；轴向刚度和轴向阻尼随着涡动频率比、转速、波箔厚度、顶箔厚度、轴承外径的增加而增大。     

考虑碰撞和阻尼的弹性机构动力学分析

为了分析机构构件的结构阻尼对含间隙机构振动特性的影响,采用非线性弹簧阻尼模型描述间隙副的碰撞接触力,基于运动弹性动力分析理论,在建立多间隙副机构刚体动力学模型的基础上,考虑构件的结构阻尼特征,建立了多间隙副机构弹性机构动力学模型;通过数值计算,分析了间隙副副元素分离碰撞及构件结构阻尼对机构动态特性的影响.分析结果表明,运动副间隙使弹性机构振动增大,而构件的结构阻尼特性对抑制弹性振动有较明显的效果.     

办公设备纸张自由振动的阻尼特性研究

研究了办公设备纸张在自由振动过程中的阻尼特性。建立了针对纸张振动问题的空气阻尼模型。由该空气阻尼模型得到的纸张振动的平均对数衰减率、平均周期和平衡位置与实验结果吻合,证明该空气互模型对于办公设备纸张的自由振动是适用的,修正系数具有通用性,理论结果是通过有限元方法计算得到的。这项研究可作为进一步研究办公设备纸张动态特性及动态仿真的基础,对合理设计办公设备进纸机构以解决卡纸故障有重要意义。     

涡轮阻尼器阻尼特性与轴向力特性分析

采用基于分离涡模型的计算流体力学方法计算某可调阻尼式涡轮阻尼器多个挡位、多个转速工况的内部三维黏性流场,预报了其阻尼特性和轴向力特性.阻尼器内部紊乱的流动造成其转矩、轴向力等外特性参数波动较大,大挡位工况超过10%.阻尼系数随挡位的增大而增大,除小挡位外,预报误差在5%以内.随着挡位的增大,转子轴向力增大,调节挡板轴向力也呈增大趋势.定子轴向力是一个小量,其方向与调节挡板轴向力相同.腔内复杂的不对称流动造成各挡板块受力不均,但每块挡板的轴向力均呈周期性变化,平均值相差±2.5%以内.大挡位高转速工况产生较严重空化,而小挡位时空化较弱.     

轴系倾斜下可倾瓦推力轴承静动特性分析

针对船舶可倾瓦推力轴承在实际运行过程中存在的轴系倾斜问题,建立倾斜状态下可倾瓦推力轴承热弹流体动压润滑计算模型,研究倾斜状态对可倾瓦推力轴承静动特性的影响。提出了以倾斜角和轴线投影角两个参数来表征倾斜状态的数学模型;联合热弹流体动压润滑模型和轴向油膜刚度、阻尼系数求解模型,全过程求解可倾瓦推力轴承静动特性。静态性能参数包括载荷、最小油膜厚度、最大油膜压力、最高油膜温度;动态性能参数包括轴向油膜刚度和阻尼系数。结果表明:轴线倾斜使每块瓦承受载荷严重不均,造成各块瓦巨大的性能差异;倾斜角增大使瓦所承受载荷、油膜压力和油膜温度增加,油膜厚度减小,且外载荷越大变化越显著;轴线投影角所在轴瓦承受载荷最大,当轴线投影角在支点附近时,静态性能参数皆有极值存在;轴线投影角在距瓦进油边31°的位置时推力轴承轴向油膜刚度和阻尼系数有最大值。研究结果可为倾斜状态下可倾瓦推力轴承可靠性的提高提供参考。     

热弹性结构阻尼对微谐振器品质因子的影响

为研究环境温度对微谐振器固有频率和品质因子的影响,采用有限元分析的方法研究了温度对单根微梁和微谐振器固有频率的影响,发现温度对弹性模量的软化作用对固有频率有很大的影响,应综合考虑温度应力和弹性模量软化对固有频率的影响;提出了推导微谐振器等效热弹性结构阻尼的力学模型,通过对支撑梁侧板的巧妙处理导出了微谐振器热弹性阻尼系数与单根微梁的热弹性阻尼系数关系式,为利用Zener标准模型来计算微谐振器的热弹性阻尼及品质因子提供了可能;将有限元分析结果与解析分析方法结合研究了环境温度对微谐振器品质因子的影响规律.     

考虑温度影响的气膜阻尼结构抑振率分析

气膜阻尼能够有效抑制航空发动机叶片的多阶振动，且具有结构简单、附加质量小等优点。针对带气膜阻尼平板结构，建立了带气膜阻尼平板振动模型，推导出考虑温度影响的抑振率表达式；采用有限元法，研究了均匀温度场和非均匀温度场对气膜阻尼结构抑振率的影响。结果表明：(1)无论是在均匀温度场还是非均匀温度场下，带气膜阻尼平板均表现出较高的抑振率；在两种温度场下，平板温度由20℃增加至600℃,带气膜阻尼平板抑振率增幅均不超过10%。(2)气膜内气体温度由室温20℃增加到600℃时，带气膜阻尼平板抑振率增幅变化不超过4%,气膜内气体随温度变化对带气膜阻尼平板抑振率影响较小，可适用于不同温度环境。(3)当平板振动为二扭振型时，气膜阻尼结构抑振效果不仅大幅下降，而且吸振薄板的振动会加剧平板本身的振动，且在不同温度梯度下都可能出现。     

挤压油膜阻尼器在深孔加工中的实验

基于挤压油膜阻尼理论,设计了带挤压油膜阻尼器的深孔内圆磨削刀杆,并在高精度内圆磨床上进行了与静压支撑刀杆的磨削性能对比实验·实验表明,参数设计合理的油膜阻尼刀杆较静压支撑刀杆具有更优良的磨削性能和减振效果·油膜阻尼刀杆结构简单,拆装方便,稳定性高,在机械加工领域具有十分重要的研究价值和广阔的应用前景     

微梁谐振器高阶振动时的挤压薄膜阻尼效应

研究了在微梁谐振器结构中，梁作高阶振动时挤压气体薄膜的阻尼效应．采用无量纲化法、模态分析法和摄动法对可压缩雷诺方程进行线性化，求得在空气压力和外加电载荷激励作用下梁振动的共振频率变化比和品质因子等动力特性的变化情况．结果显示这些特性参数都可以用两个与梁的尺寸有关的无量纲参数表示。     

三种空化模型下挤压油膜阻尼器空化流场特性对比

为准确预测挤压油膜阻尼器空化流场特性,基于ANSYS-Fluent软件建立非同心型挤压油膜阻尼器三维非定常空化流场求解模型.分别采用Zwart-Gerber-Belamri(Z-G-B)、Schnerr-Sauer(S-S)及Singhal三种空化模型计算得到挤压油膜阻尼器各测点的压力结果,并将其与实验数据进行对比,比较了三种空化模型下阻尼器内的油膜压力与气穴分布、流场中的气穴比以及油膜力特性.结果表明,三种空化模型中S-S模型的数值结果与试验数据最为吻合,适用于描述挤压油膜阻尼器空化流场特性,为挤压油膜阻尼器空化流场模拟提供了可靠的模型和方法.     

基于ISFD弹性阻尼支撑的齿轮轴系减振实验研究

为了对齿轮轴系进行减振降噪,提出了一种新型integral squeeze film damper（ISFD）弹性阻尼支撑结构。设计并加工了4套实验用ISFD弹性阻尼支撑结构,搭建了开式一级直齿轮实验台,并通过对比主、从动轴分别安装刚性支撑、弹性支撑及弹性阻尼支撑后轴系的振动幅值,来验证其减振降噪效果。实验结果表明,该ISFD弹性阻尼支撑结构能够较好地改善齿轮啮合的冲击振动,并对齿轮啮合传动中大部分频率成分的振动都有良好的减振效果,平均降幅达50%以上,并且减振频带宽。     

回转轴系参数识别研究

本文以纺织机械中的一个重要部件——细纱锭子为例,从连续系统的复模态观点出发,研究了具有挤压油膜阻尼装置的回转轴系的参数识别问题,导出了连续系统振型方程的“共轭自乘积分式”,由此建立了具有任意分布的粘性阻尼和弹簧作用的连续系统物理参数和模态参数之间的关系,并且在对回转轴系进行复模态分析的基础上建立了识别系统油膜刚度和阻尼系数的迭代公式,从而只要采用单点激振、单点测量的方法即可足够精确地识别出系统的油膜刚度、阻尼系数。另外,本文还建立了求解回转轴系复频率的迭代公式。     

挤压油膜阻尼器的动力特性

本文介绍了旋转机械转子应用挤压油膜阻尼器减振的动力特性。在全周油膜、不可压缩层流运动的假设下，对描述挤压油膜阻尼器的运动方程，给出了油膜刚度和油膜阻尼的解析解，为建立具有工程实用目的的力学模型提供了依据。     

平面静压气浮轴承垂直微冲击的稳定性

为研究垂直微冲击引起的平面静压气浮轴承稳定性问题,利用线性摄动法,建立由稳态Reynolds方程、扰动Reynolds方程和轴承运动方程组成的微扰动分析模型,利用COMSOLMULTIPHYSICS软件中的PDE模块,获得了平面静压气浮轴承受到垂直微冲击后气膜内压强和气膜厚度随时间的变化过程。仿真试验表明:轴承的振动频率和阻尼系数与垂直微冲击的强弱无关,与气膜厚度和供气压强有关。轴承振动频率在不同冲击下,都约为200Hz。随供气压强增大,轴承阻尼系数减小。气膜厚度保持5μm时,供气压强小于0.8MPa时阻尼系数大于0,轴承稳定状态,供气压强等于0.8MPa时阻尼系数为0,轴承临界状态,供气压强大于0.8MPa时阻尼系数小于0,轴承不稳定状态。     

多层油膜阻尼转子系统动力学建模方法的研究

对多层油膜阻尼柔性转子系统的动力学模型进行了研究 .从运动流体的动量微分方程及其质量连续性方程出发 ,分别采用紊流短轴理论和层流长轴理论来分析挤压阻尼器油膜层和滑动轴承油膜层 ,推导出油膜层压力分布函数 .在模型的建立过程中 ,考虑了旋转机械中出现的外界阻尼力、间隙激励力、外界异频干扰力和外界静态载荷     

滑动轴承转子系统挤压油膜阻尼器最佳参数的设计与实现

尽管挤压油膜阻尼器具有明显改善转子系统振动特性的作用，合理确定挤压油膜阻尼器的设计参数却非易事，尤其是在复杂的轴承－转子系统情况下．文中介绍了一种行之有效的挤压油膜阻尼器最优设计方法——虚设振幅逆解法．利用该方法可以首先估算系统所需的最佳支承质量、支承刚度和支承阻尼，进而可以确定满足以上参数要求的挤压油膜阻尼器的结构参数．文中针对滑动轴承支承的单质量弹性转子系统，分别对普通挤压油膜阻尼器和静压挤压油膜阻尼器的２种情况进行了计算和分析