發(fā)布時間：2017-10-31 03:33

  本文關(guān)鍵詞：超聲波懸浮機理及其在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動抑制中的研究

  更多相關(guān)文章： 超聲波擠壓膜 超聲懸浮 超聲減摩 轉(zhuǎn)子振動抑制

【摘要】：為了提高效率,現(xiàn)代旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)靜子間的間隙越來越小,從而可能在運行中出現(xiàn)轉(zhuǎn)靜子的接觸和摩擦。這里稱轉(zhuǎn)靜子接觸的部位為旋轉(zhuǎn)接觸面。接觸面間的摩擦?xí)䦟?dǎo)致接觸面間產(chǎn)生磨損和發(fā)熱,從而對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)造成很大的危害。隨著旋轉(zhuǎn)機械工作轉(zhuǎn)速越來越高,摩擦造成的危害會更加突出。近年來,超聲振動引起的懸浮和減摩效應(yīng)作為一種新穎的降低摩擦力的方法得到廣泛關(guān)注。當(dāng)兩個物體接觸時,如果對其中一個表面施加超聲振動,則會產(chǎn)生近場聲懸浮力使一個物體脫離另一個物體,從而避免摩擦。超聲能產(chǎn)生的單位近場懸浮力僅次于磁懸浮能力,而遠大于空氣懸浮、光懸浮等其他方式。利用超聲懸浮減摩機構(gòu)實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)機械其他各種常見故障如不平衡、不對中等的控制或抑制。本文從超聲波氣體擠壓膜懸浮能力的研究出發(fā),以雷諾方程求解超聲波擠壓膜為基礎(chǔ)。用超聲波擠壓膜非接觸力來抑制偏心轉(zhuǎn)子不平衡振動。采用微元法、二階近似求解法、高階有限差分法、Newmark-β法與Newton-Raphson法與仿真模擬和模型實驗相結(jié)合的辦法,對超聲波擠壓膜減摩和懸浮特性進行理論與實驗研究,同時對利用超聲波擠壓膜非接觸力抑制轉(zhuǎn)子不平衡振動進行深入研究。本文的主要工作包括以下幾個方面：首先,通過解析解和數(shù)值解兩種方法對超聲波擠壓膜進行求解,主要從氣體潤滑原理出發(fā)對超聲波擠壓膜進行理論計算。從微元法的角度出發(fā)對粘性流體動力學(xué)連續(xù)性方程進行簡化求解,運用二階近似法求解出氣體擠壓膜的解析解,并運用有限差分方法對超聲氣壓膜的雷諾方程進行簡化求解。通過求解分析,得出氣體擠壓膜懸浮力與懸浮間隙、超聲波振幅、氣壓、超聲波頻率、換能器接觸面大小等因素有關(guān)。其次,采用有限差分法對凹面氣體潤滑雷諾方程求解,計算了凹面靜壓擠壓膜的懸浮支撐力。研究凹面擠壓膜支撐力與擠壓膜間隙、超聲振幅、超聲波頻率的關(guān)系。對轉(zhuǎn)子動壓超聲波氣體擠壓膜進行了理論分析,通過簡化雷諾方程,采用解析計算方法,提出與實驗相結(jié)合的辦法進行計算。對動壓超聲擠壓膜載荷的計算提供理論依據(jù)。然后,采用Newmark-β法和Newton-Raphson法對非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行求解,并通過對偏心轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行仿真,用超聲波擠壓膜力抑制轉(zhuǎn)子不平衡振動。并對振動抑制效果進行數(shù)值仿真求解。最后,對懸浮減摩和懸浮間隙進行了實驗研究,設(shè)計了一套超聲波實驗臺,包括防震底座、超聲波換能器、超聲波發(fā)生器、拉力計、測振儀。通過實驗對超聲波擠壓膜的懸浮性能進行研究。本文從平面和凹面超聲擠壓膜懸浮性能兩個方面進行實驗研究,同時對超聲波的減摩性能進行實驗研究。
【關(guān)鍵詞】：超聲波擠壓膜 超聲懸浮 超聲減摩 轉(zhuǎn)子振動抑制
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH113.1
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 引言12
• 1.2 國內(nèi)外抑制轉(zhuǎn)子振動研究進展12-14
• 1.3 超聲懸浮應(yīng)用研究進展14-16
• 1.4 課題研究的意義和特點16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 近場超聲懸浮擠壓膜承載能力研究18-34
• 2.1 粘性流體運動微分方程18-19
• 2.2 連續(xù)性方程19-21
• 2.3 解析解求解N-S方程21-24
• 2.3.1 一階近似解析求解21-22
• 2.3.2 二階近似解析求解22-23
• 2.3.3 結(jié)果分析23-24
• 2.4 數(shù)值解求解N-S方程24-29
• 2.4.1 氣體雷諾方程的建立24-26
• 2.4.2 采用差分格式對雷諾方程的數(shù)值求解26-29
• 2.5 擠壓膜模型求解29-33
• 2.5.1 氣膜壓強計算29-31
• 2.5.2 氣膜瞬態(tài)承載力計算31-32
• 2.5.3 平均氣膜力32-33
• 2.6 結(jié)論33-34
• 第3章 凹面超聲波擠壓膜承載能力研究34-48
• 3.1 簡介34
• 3.2 靜壓凹面承載能力計算34-42
• 3.2.1 平面擠壓膜的理論34-35
• 3.2.2 凹面擠壓膜理論35-36
• 3.2.3 凹面擠壓膜力結(jié)果分析36-41
• 3.2.4 凹面平均承載能力計算41-42
• 3.3 超聲波擠壓膜動壓潤滑42-46
• 3.4 結(jié)論46-48
• 第4章 超聲波抑制轉(zhuǎn)子不平衡振動48-60
• 4.1 概述48
• 4.2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型48-49
• 4.3 數(shù)值求解方法49-51
• 4.3.1 Newmark-β數(shù)值解49-50
• 4.3.2 Newton-Raphson法50-51
• 4.4 空氣壓縮機內(nèi)擠壓膜計算51-52
• 4.5 數(shù)值模擬52-58
• 4.5.1 建立偏心轉(zhuǎn)子模型52-53
• 4.5.2 采用不同觀測點數(shù)值求解53-56
• 4.5.3 采用不同擠壓膜力56-58
• 4.6 結(jié)論58-60
• 第5章 超聲波懸浮與減摩實驗研究60-72
• 5.1 壓電換能器簡介60
• 5.2 減摩實驗60-66
• 5.2.1 實驗儀器簡介60-62
• 5.2.2 連接實驗裝置及實驗步驟62-63
• 5.2.3 實驗數(shù)據(jù)63-64
• 5.2.4 數(shù)據(jù)處理及分析64-66
• 5.2.5 結(jié)論66
• 5.3 懸浮實驗66-70
• 5.3.1 實驗及裝置66-67
• 5.3.2 實驗步驟與數(shù)據(jù)67-69
• 5.3.3 結(jié)論69-70
• 5.4 結(jié)論70-72
• 第6章 結(jié)論與展望72-74
• 6.1 結(jié)論72
• 6.2 展望72-74
• 參考文獻74-80
• 致謝80

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;壓膜造型和壓膜造型機[J];機床與工具;1959年12期

2 魏穎平;;調(diào)壓膜是誰弄破的[J];排灌機械;1990年02期

3 姚德良,傅仙羅;圓盤形和圓環(huán)形壓膜軸承的氣動力分析[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);1991年08期

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本文編號：1120645