【摘要】： 船舶用燃?xì)廨啓C(jī),是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械,其轉(zhuǎn)子屬于柔性轉(zhuǎn)軸。高速旋轉(zhuǎn)時(shí),軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性對(duì)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性有重要的影響。影響平穩(wěn)性的問題普遍是振動(dòng)問題,轉(zhuǎn)子大幅度的振動(dòng),可能會(huì)造成很多不必要的損失,有時(shí)還可能導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)的報(bào)廢。 本文中的超速試驗(yàn)臺(tái),是用來考核船舶用燃?xì)廨啓C(jī)輪盤高速旋轉(zhuǎn)性能的。試驗(yàn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度較高,為減小試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng),特別是避免共振,必須根據(jù)實(shí)際工況,設(shè)計(jì)合理的減振結(jié)構(gòu),使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性滿足高轉(zhuǎn)速及避免共振的需求。 針對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的原減振方案采用滑動(dòng)軸承支承,存在不滿足高轉(zhuǎn)速要求,且潤(rùn)滑油泄漏嚴(yán)重的不足,確定了采用滾動(dòng)軸承支承的新方案。新方案使用高速角接觸球軸承與鼠籠式彈性支承串聯(lián)的方式,達(dá)到減振目的;設(shè)計(jì)了減振結(jié)構(gòu),包括軸系部分、支承部件、潤(rùn)滑及密封系統(tǒng)、動(dòng)力裝置及殼體部分;利用CAD及PROE軟件建立了減振結(jié)構(gòu)的二維及三維模型。 分析了減振結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性,利用有限元軟件ANSYS對(duì)鼠籠及轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度分析,得到了變形及應(yīng)力分布云圖;對(duì)軸承及鼠籠進(jìn)行了剛度分析,分析了影響支承剛度的主要因素,得到了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支承剛度值;對(duì)鼠籠及轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了模態(tài)分析,得到了各自的固有頻率及振型,為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析提供了臨界轉(zhuǎn)速的邊界值。 利用傳遞矩陣法,分析了試驗(yàn)臺(tái)鼠籠-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。建立了試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)分析模型,根據(jù)集總參數(shù)法,確定了試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子典型部件及整體傳遞矩陣。通過MATLAB編程,得到了鼠籠-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速及振型,其中考慮了彈性支承、圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣性、剪切變形的影響。 針對(duì)初始減振結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性分析結(jié)果,優(yōu)化影響臨界轉(zhuǎn)速的主要參數(shù),包括鼠籠截面寬度、籠條數(shù)目及軸承預(yù)緊力。確定目標(biāo)函數(shù)、優(yōu)化變量及約束條件,通過MATLAB編程,確定了優(yōu)化變量參數(shù)范圍,分析了優(yōu)化變量對(duì)試驗(yàn)臺(tái)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。綜合考慮實(shí)際加工及應(yīng)用,確定了最終的鼠籠結(jié)構(gòu)參數(shù)及軸承預(yù)緊力,得到了滿足試驗(yàn)臺(tái)高轉(zhuǎn)速要求并能有效避免共振的減振結(jié)構(gòu)。
【圖文】：

1-外環(huán) 2-內(nèi)環(huán)(滾動(dòng)軸承外圈)圖 1-1 擠壓油膜阻尼器簡(jiǎn)圖[2]D沒有彈性支承，不能承受靜載，其結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)彈性支承時(shí)的疲勞破壞。但必須考慮徑向力的主要用于輔助軸承[6,7]。膜阻尼器具有顯著的減振效果，但如果設(shè)計(jì)制油膜力的非線性將會(huì)大幅度增加，導(dǎo)致許多有努力，不斷完善其結(jié)構(gòu)、提高其性能，研制出油膜阻尼器(PSFD)，其宏觀結(jié)構(gòu)和普通的SFD是多孔結(jié)構(gòu)，可以滲透潤(rùn)滑油，改善阻尼器在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)進(jìn)行有效、可靠地控制[8]。質(zhì)擠壓油膜阻尼器，使用彈性支承和多孔質(zhì)擠了SFD原有的突出優(yōu)點(diǎn)，又可降低油膜剛度的預(yù)期值，，具有顯著的減振效果[9]。但有易出現(xiàn)雙)以及非協(xié)調(diào)進(jìn)動(dòng)等缺點(diǎn)。

的主動(dòng)控制是近幾十年才發(fā)展起來的一個(gè)為，對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)或不穩(wěn)定因有液壓力、電磁力等)，通過伺服控制系統(tǒng)，的不平衡響應(yīng)或增加系統(tǒng)穩(wěn)定性�？勺冮g隙，它可在特定轉(zhuǎn)速(如臨界轉(zhuǎn)速)時(shí)通過液壓伺，由此改變阻尼器的剛度和阻尼，有效地控這種阻尼器能明顯抑制雙穩(wěn)態(tài)跳躍等非線性能[11]。擠壓油膜阻尼器，其結(jié)構(gòu)與動(dòng)靜壓擠壓油膜制油膜的供油壓力，而改變阻尼器的剛度和主動(dòng)控制。能夠明顯地改善油膜力的高度非供油壓力以及節(jié)流參數(shù)的變化對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)衡量突變時(shí)平穩(wěn)性也較好，是一種良好的彈
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH113.1

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本文編號(hào)：2603825