專利名稱：一種抑制帶彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，是一種抑制帶彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的方法及裝置。
(二)技術(shù)背景隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，大量的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用了柔性轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)。由于彈性支承可以降低轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速，并具有一定的支承減振作用，所以在柔性轉(zhuǎn)子中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是航空動(dòng)力工程領(lǐng)域，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用了帶有彈性支承結(jié)構(gòu)的柔性轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)。但是采用彈性支承結(jié)構(gòu)也帶來(lái)了相應(yīng)的問(wèn)題，由于轉(zhuǎn)子通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，彈性支承將要產(chǎn)生較大的變形，隨著轉(zhuǎn)子往返通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速，彈性支承就產(chǎn)生了交變變形，使轉(zhuǎn)子的強(qiáng)度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為支承結(jié)構(gòu)的變形與強(qiáng)度問(wèn)題。因此在系統(tǒng)中引入外阻尼降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)是十分必要的，目前經(jīng)常采用的引入阻尼的辦法有擠壓油膜阻尼器、金屬橡膠阻尼器等，但是這些方法都不同程度上存在著一定的缺陷。例如在實(shí)際工程領(lǐng)域廣泛采用的擠壓油膜阻尼器有減振效果好的優(yōu)點(diǎn)，但如果設(shè)計(jì)制造不好或轉(zhuǎn)子的不平衡惡化，就會(huì)大幅度增加油膜力的非線性，導(dǎo)致許多有害的非線性響應(yīng)。
干摩擦阻尼作為減振手段一直得到廣泛的應(yīng)用，在鐵路公路懸掛系統(tǒng)、高層建筑的地震基礎(chǔ)隔離等工程領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。近年來(lái)，利用干摩擦阻尼進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片減振更是成為頗受關(guān)注的高新技術(shù)得到了深入的研究，并且被應(yīng)用到新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)中。然而，目前還沒(méi)有人將干摩擦阻尼與轉(zhuǎn)子系統(tǒng)減振的問(wèn)題結(jié)合起來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的精度要求高，工藝難度大的不足，本發(fā)明提出了一種引入干摩擦阻尼抑制帶彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的方法。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是通過(guò)干摩擦阻尼器中動(dòng)、靜摩擦片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中引入外阻尼，以降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
本發(fā)明提出的干摩擦阻尼器主要包括動(dòng)摩擦片、靜摩擦片和施力裝置。其中動(dòng)摩擦片套裝在軸上，與彈性支承固定連接；軸承固定在動(dòng)摩擦片的內(nèi)孔中；靜摩擦片位于動(dòng)摩擦片一側(cè)，可沿軸向移動(dòng)，并且與動(dòng)摩擦片之間通過(guò)施力裝置所施加的壓力保持接觸，通過(guò)施力裝置調(diào)節(jié)壓力，以達(dá)到調(diào)節(jié)阻尼值的目的。
本發(fā)明的工作方式為當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，彈性支承亦為靜止?fàn)顟B(tài)，摩擦片之間沒(méi)有相對(duì)位移，也就不產(chǎn)生摩擦；當(dāng)轉(zhuǎn)子振動(dòng)時(shí)，彈性支承端面的動(dòng)摩擦片與靜摩擦片之間產(chǎn)生相對(duì)位移，兩摩擦片之間產(chǎn)生干摩擦力，為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供阻尼，從而降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是針對(duì)帶有彈性支承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)問(wèn)題提出一種有效的抑制方法，引入干摩擦阻尼之后，轉(zhuǎn)子通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)將會(huì)得到有效地抑制，還可以防止轉(zhuǎn)子的失穩(wěn)振動(dòng)。干摩擦阻尼的引入相對(duì)于擠壓油膜阻尼器等現(xiàn)有技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施加阻尼易于控制、受外界影響較小等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)這種方法還可以與其它手段結(jié)合使用，并且因?yàn)樽枘嵝Ч子诳刂疲谥鲃?dòng)控制領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。


附圖1利用彈簧來(lái)施加力的干摩擦阻尼器裝置結(jié)構(gòu)圖；附圖2干摩擦阻尼器結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3.1施加干摩擦阻尼后的減振效果(升速幅頻特性曲線比較)附圖3.2施加干摩擦阻尼后的減振效果(降速幅頻特性曲線比較)其中1.聯(lián)軸器2.支座 3.彈性支承4.動(dòng)摩擦片5.軸承 6.靜摩擦片 7.固定支座8.彈簧前導(dǎo)桿
9.彈簧 10.軸11.彈簧后導(dǎo)桿12.壓板13.彈簧筒14.盤具體實(shí)施例方式本實(shí)施例在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中引入干摩擦產(chǎn)生的外阻尼，以降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
本實(shí)施例根據(jù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的干摩擦阻尼器，采用廣泛使用的鼠籠式彈性支承結(jié)構(gòu)，建立了以彈簧為力的施加方式的干摩擦阻尼器。本實(shí)施例中，利用干摩擦阻尼器中動(dòng)、靜摩擦片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力向轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供外阻尼，其工作方式為當(dāng)轉(zhuǎn)子不振動(dòng)時(shí)，彈性支承為靜止?fàn)顟B(tài)，摩擦片之間沒(méi)有相對(duì)位移，也就不產(chǎn)生摩擦；當(dāng)轉(zhuǎn)子振動(dòng)時(shí)，彈性支承端面的動(dòng)摩擦片與靜摩擦片之間產(chǎn)生相對(duì)位移，兩摩擦片之間產(chǎn)生干摩擦力，為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供阻尼，從而降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)。
本實(shí)施例主要包括柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、動(dòng)摩擦片4、靜摩擦片6、彈性支承3以及施力裝置(圖1)，施力裝置采用彈簧作為施力方式。
柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)主要包括彈性支承3、軸承5、軸10與盤14。彈性支承3采用鼠籠式彈性支承，通過(guò)螺栓固定在支座2上。軸承5通過(guò)緊配合固定在動(dòng)摩擦片4中。
動(dòng)摩擦片4套裝在軸10上，一端面與彈性支承3固定連接；軸承5固定在動(dòng)摩擦片4的內(nèi)孔中。靜摩擦片6套裝在軸10上，位于動(dòng)摩擦片4另一端面，安裝在固定支座7的孔內(nèi)，兩者之間沿軸向?yàn)榛瑒?dòng)配合，并且與動(dòng)摩擦片4之間可通過(guò)施力裝置所施加的壓力保持接觸，并通過(guò)施力裝置調(diào)節(jié)壓力，以達(dá)到調(diào)節(jié)阻尼值得目的。
施力裝置由彈簧前導(dǎo)桿8、彈簧后導(dǎo)桿11、彈簧9、壓板12、彈簧筒13組成。彈簧筒13套裝在軸10之上，通過(guò)螺栓固定在支座7上，獨(dú)立于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；彈簧9、前導(dǎo)桿8和后導(dǎo)桿11分別裝在筒內(nèi)兩導(dǎo)桿8、11套裝在軸10上，位于彈簧9兩端，其作用是使彈簧9可以沿軸向均勻變形，并且產(chǎn)生的壓緊力可以垂直均勻的加載在靜摩擦片6上。彈簧筒13內(nèi)壁為螺紋，壓板12通過(guò)螺紋與彈簧筒13相配合，當(dāng)調(diào)節(jié)壓板12在彈簧筒13中的位置時(shí)，可壓縮彈簧9得到預(yù)期的壓緊力，為靜摩片6提供壓緊力，保持動(dòng)、靜摩擦片之間的接觸。
本實(shí)施例中，干摩擦阻尼器及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的尺寸數(shù)據(jù)如下盤半徑120mm、厚度40mm，軸的長(zhǎng)度(兩個(gè)軸承中點(diǎn)之間距離)715mm、軸的半徑14mm。實(shí)際測(cè)得鼠籠式彈性支承的剛度系數(shù)為5.7167×105N/m。彈簧的彈性系數(shù)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定為17.64N/mm。動(dòng)、靜摩片的材料均為A3鋼，摩擦系數(shù)為0.15。
圖3.1、圖3.2為在不同的壓緊力之下，把轉(zhuǎn)子從500rpm升速至3600rpm，然后在降至500rpm，所測(cè)得的升速和減速幅頻特性曲線。其中正壓力作為參數(shù)示出。圖中結(jié)果表明，不論是升速過(guò)程還是減速過(guò)程，彈性支承干摩擦阻尼器在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域都有明顯的減振效果。當(dāng)壓緊力為370N時(shí)，振幅從未引入干摩擦阻尼時(shí)的510μm減為約100μm，減振效果十分明顯。
權(quán)利要求
1.一種抑制帶彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的方法，其特征在于通過(guò)干摩擦阻尼器中動(dòng)、靜摩擦片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中引入外阻尼，以降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述抑制帶彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的裝置，其特征在于該裝置主要包括動(dòng)摩擦片(4)、靜摩擦片(6)和施力裝置，其中動(dòng)摩擦片(4)套裝在軸(10)上，與彈性支承(3)固定連接；軸承(5)固定在動(dòng)摩擦片(4)的內(nèi)孔中；靜摩擦片(6)位于動(dòng)摩擦片(4)一側(cè)，可沿軸向移動(dòng)，并且與動(dòng)摩擦片(4)之間通過(guò)施力裝置所施加的壓力保持接觸。
全文摘要
本發(fā)明是一種抑制帶彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)的方法及裝置。為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的精度要求高，工藝難度大的不足，本發(fā)明通過(guò)干摩擦阻尼器中動(dòng)、靜摩擦片之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力，在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中引入外阻尼，以降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)，提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，具體方法是將動(dòng)摩擦片和靜摩擦片套裝在軸上，通過(guò)施力裝置所施加的壓力保持接觸，并調(diào)節(jié)壓力，以達(dá)到調(diào)節(jié)阻尼值的目的。本發(fā)明在引入干摩擦阻尼之后，轉(zhuǎn)子通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)的振動(dòng)將會(huì)得到有效地抑制，還可以防止轉(zhuǎn)子的失穩(wěn)振動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施加阻尼易于控制、受外界影響較小等優(yōu)點(diǎn)，在主動(dòng)控制領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)F16F7/08GK1657800SQ20041007334
公開(kāi)日2005年8月24日 申請(qǐng)日期2004年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月3日
發(fā)明者廖明夫, 范天宇, 楊伸記 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)