挤压油膜阻尼器_滑动轴承_刚性转子系统减振特性研究

挤压油膜阻尼器

第20卷　第5期2001年　　9月机械科学与技术

MECHANICALSCIENCEANDTECHNOLOGY

文章编号:1003-8728(2001)05-0694-02

Vol.20　No.9

　September2001

挤压油膜阻尼器-滑动轴承-刚性转子系统减振特性研究

陆永忠,廖道训,黄其柏

(华中理工大学机械科学与工程学院,武汉　430074)

陆永忠

摘　要:研究了滑动轴承转子系统和挤压油膜阻尼器-滑动

轴承-刚性转子系统的稳定性及分岔行为。研究结果表

明:挤压油膜阻尼器的引入,可以有效地抑制系统的振动,提高系统的运动稳定性。

关　键　词:挤压油膜阻尼器;稳定性;分岔中图分类号:TB53　　　文献标识码:A

挤压油膜阻尼器由于其体积小、重量轻、能够有效地提高系统的稳定性,早在20世纪60年代就被广泛应用于具有滚动轴承支承的航空发动机转子的减振系统中。国内外针对挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子系统的研究较多,并

取得了丰硕的成果。但针对挤压油膜阻尼器-滑动轴承-转子系统的研究还很少,国外在透平压缩机中对这种高转速的挤压油膜阻尼器-滑动轴承-转子系统进行了实验研究,确认了其减振的有效性[1],但没有见其理论研究。国内虽对其进行了理论研究,但模型有其局限性[2],油膜力中忽略了惯性力,且没有考虑外界阻尼力、间隙激励力、外界异频干扰力和外界静态载荷等因素的影响。本文的主要目的是将挤压油膜阻尼器应用于具有滑动轴承支承的转子系统中,使用非线性动力系统中的分岔及稳定性理论,并结合滑动轴承转子系统,综合地研究其减振性能及稳定性。

动方程为

2 3=m1 m1x 0t+WRX(1)1 cos t-sy3+F1x+F0cos 2 3=m1 m1y 0t+WRY-m1g1 sin t-sx3+F1y+F0sin

(2)

挤压油膜阻尼器-滑动轴承-转子系统的动力学模型的结构如图2。其运动方程为2 3=m1 m1x 0t+WRX(3)1 0cos 0t-sy3+F1x+F0cos 2 3=m1 m1y 0t+WRY-m1g1 0sin 0t-sx3+F1y+F0sin

(4)

2=F2x-F1x-kx2-dxx 2m2x

2=F2y-F1y-ky2-dyy 2-m2gm2y

式中:F1x= L1R3 0

(-c1

LR3 (-c21-Fr1sin 1+

-Fr1cos 1-(5)(6)

-Ft1sin 1);F1y=

L2R3 0

(-c2

-Ft1cos 1);F2x=

L2R3 0---Fr2cos +Fsin );F=(-Fr2sin 2t222y22-c2

-Ft2cos 2); 为角速度;2m1为转子集中质量;c1为轴承间隙;c2为阻尼器间隙; 1, 2分别为轴承和阻尼器偏心率;L1,L2分别为轴承和阻尼器宽度; 1为不平衡偏心距; 1, 2表示r1,r2方向分别与x轴所成的夹角;dx,dy表示阻尼系数;s,k分别表示间隙激振系数和刚性系数; 表示干扰频率系数; 为油的粘度;m2为轴承体的质量;WR为静载荷。轴承采用长轴承“ ”油膜假设,阻尼器采用短轴承“ ”油膜假设,于是无量纲的油膜力表达式分别为

2

12 6 1(1-2 1)116-Fr1=-{]}22+23/2[ -(1- (1- 21)(2+ 1)1)1)

6 1(1-2 24 1)1-Ft1={21/22+22}(1- 1)(2+ (1- 1)(2+ 1)1)

12* ¨- 2

Fr2=3 Re{ 2I1+ 2I2+ 2I3-2 2 2I4+4 2I5}- I}2　　　2 {-2 I+

26

2

7

图1　滑动轴承转子系统　　图2　带挤压油膜阻尼器的滑动

的结构简图

轴承转子系统结构图

-Ft2=

1　动力学模型

滑动轴承转子系统的动力学模型的结构如图1。其运

收稿日期:20000803

基金项目:国家“九五”攀登计划资助项目(PD9521903) 12* ¨ J-2 2

Re{ 2J1+ 2J2+ 2322J4+4 2J5}-3

J}2

　　　2 {-2 J+

2

6

2

7

I1=

1- 22

(1+22

1

),I2=

11+ 2

(2 2-ln())1- 22