英语原文共 8 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
柔性阻尼支承下转子振动特性实验
Y. L. Tong，L. Q. Han
摘要：在一个模型转子试验台上展开实验，该转子试验台的中部有一个转盘，一端为挤压油膜阻尼器和/或柔性支承，另一端有一个刚性支承。在实验中测试了柔性支承的阻尼效应和应力变化。研究重点放在了有着不同径向间隙的柔性支承和阻尼器在多种转子不平衡条件下的稳定状态特性和阻尼效应。在通过一阶和二阶临界转速时对柔性阻尼支承进行了对比试验。 进行了对非转子因素所引起的轴承座振动的模拟试验，同时测试了在这种振动情况下油膜阻尼器的阻尼效应。
Abstract : Experiments were operated on a model rotor test rig with a disk located at the midspan and a squeeze film damper and/or flexible support at one end and a rigid support at the other end. The damping effects of the flexible support and stress variation of the support itself have been tested. Emphasis was placed on the steady-state characteristics and the damping effects of the flexible supports and dampers with different radial clearances under various level of rotor unbalance. The dampers are without end seals and oil grooves. Comparative tests of the damping effects of the flexible, damped support were done during passing through the 1stand second critical speeds. Simulating tests of the vibration of the bearing housing excited by non-rotor exciting sources have been carried out and the damping effects of the oil film dampers on this type of vibrations were examined.
注释表
柔性支承在跨中位置时转子振幅
有较高刚度比（）的柔性支承在跨中位置时转子振幅
柔性支承下轴承座的振动加速度
有较高刚度比（）的柔性支承下轴承座的振动加速度
柔性阻尼支承下轴承座的振动加速度
有挤压油膜阻尼器的轴承座的振动加速度
有确定挤压油膜阻尼器的轴承座的最小振动加速度
阻尼器径向间隙，
油膜环内径
阻尼器轴颈直径
阻尼器的径向间隙，（）
柔性阻尼支承的振幅
无阻尼器柔性支承的振幅
轴承座系统的固有频率
柔性支承的刚度
跨中位置转子的刚度
阻尼器的长度
转子转速
转子支承系统的一阶、二阶转速
阻尼器供油油压
传递率，即传递到壳体上的载荷与作用在阻尼器轴颈上的不平衡力的比值
分配到阻尼器上的转子不平衡量
转子质量的偏心量
转子质量的偏心率，()
无量纲振幅，()
无量纲转子转速，()
无阻尼器柔性支承的应力
有较高刚度比的柔性支承的应力
有阻尼器的柔性支承的应力
如今航天器引擎的振动仍旧是一个很重要的问题。为了抑制引擎的振动以提高其工作寿命，降低因转子不平衡或机动飞行所引起的转子形变，挤压油膜阻尼器和/或柔性支承被应用于各种型号的航空器引擎。尽管许多关于阻尼支承的理论计算方法已经被提出，相关资料仍旧无法满足设计最佳抑制振动支承的需要。因此，在现阶段，用试验研究手段获取阻尼器设计的规律仍旧十分重要。
本论文通过对不同刚度支承下的转子偏转和载荷传递以及支承本身的应力变化的试验，完成了柔性支承被用于模型转子情况下的研究工作。
重点观察了在使用柔性支承和阻尼器情况下转子稳定运转时的振动特性，包括不同的阻尼器间隙和转子不平衡对无量纲振幅和传递率的影响。
在不同的转子不平衡级别下不同间隙的挤压油膜阻尼器的振动阻尼效应也以试验手段在缓慢增长的每分钟转速条件下被测量出来。
为了获得关于这种支承在非转子因素引起的振动条件下的阻尼效应的知识，进行了模拟试验以测试在这种振动条件下不同间隙的阻尼器的振动阻尼效应。
1 试验设备
采用一个模型转子试验台，该转子试验台的中部有一个转盘，一端为挤压油膜阻尼器和/或柔性支承，另一端有一个刚性支承。试验台的原理图和挤压油膜阻尼器的剖面图分别如图1和图2所示。
图1 试验设备原理图
图2 阻尼器和柔性支承装配剖面图
该转子试验台最大转速可达16000转/分钟，在转速范围内，可以完成转子转速不变或缓慢升速试验。
阻尼器自身具备供油系统且油压可以在较大范围内调整。
柔性支承为鼠笼型，可以通过不同鼠笼肋条的长度和数量获得不同的支承刚度数值，并且这些数值都远小于转子在转盘处的连接刚度。
在转子通过一阶临界转速时，其相对于柔性支承的弯曲形变是十分微小的，所以它可以被看作是刚性转子。
挤压油膜阻尼器是简单的环状结构，没有端面密封和油槽。四个直径为2 mm的进油孔沿环的圆周均匀分布，环的宽度为20 mm，内径的变化范围为80.04-80.70 mm。六个不同内径的环与柔性支承右端的轴的圆柱表面相贴合，形成六个不同的直径比（以百分数的形式给出）。
柔性支承的各种刚度和相应的转子临界转速、阻尼器的各种间隙/直径比等分别列于表1和表2中。
表1 柔性支承的相关参数
，为转子刚度
表2 阻尼器相关参数
2 仪器
应变计被用于测量轴应力。一个应变计被粘贴在靠近盘状结构的轴表面、转子偏心的方向上。应变计输出的信号被水银型集电环收集到放大器并最终被记录。
在偏心方向上的轴表面的一些点处的应变会在转子穿过临界转速的时候改变符号。根据这一现象，可以测得转子临界速度的精确值。
一个应变计粘贴在鼠笼型支承的一根肋条末端来测量柔性支承的振动应力。
一个电感型传感器被放置在靠近柔性支承的轴上来测量阻尼器轴颈的振幅。
一个加速度计被垂直或水平放置在轴承上以测量轴承座的振动加速度。
一个应变计放置在轴承坐上来获得振动应力值，然后传递的负载就可以计算出来了。
以上所有由传感器测量的信号都由示波器放大并记录。
一个电磁传感器被用来测量并监视转子的转速。
3 试验内容
当一些研究试验完成后，可以看出当柔性支承和挤压油膜阻尼器被用在引擎上时，柔性支承的刚度和阻尼器的直径间隙是主要的可以显著影响（振动）并非常容易控制的因素。其他因素如供油油压、润滑油黏度、阻尼器长度等并没有在较大范围内改变，也不便于实际调整。因此，在试验中，润滑油供油油压设置为p=1kg/, 阻尼环的长度为L=20mm，同时转子作用在阻尼器轴颈上的不平衡度分别为10gm.cm, 20gm.cm和40gm.cm。为了测试阻尼器能够有效工作的最大转子不平衡量，进行了作用在阻尼器轴颈上的不平衡度达到140gm.cm的试验。
根据所设置的不同工况，在不同的支承刚度、阻尼间隙和转子不平衡度条件下，进行了如下试验：
- 柔性支承的阻尼效应和应力变化试验。
因为最大振动幅度和应力出现在临界速度附近且应避免长时间的强烈振动，所以试验在较低加速度情况下进行，此加速度在每次试验中都尽量保持不变。
- 转子支承系统稳态振动特性试验。
在保持转子转速保持不变并改变柔性支承刚度、阻尼器间隙和转子不平衡度的情况下，对阻尼器轴颈的无量纲形变和负载传递率进行检验和计算
- 在穿过临界转速时柔性阻尼支承的阻尼效应试验。
转子在穿过临界转速时会产生强烈振动，应当对转子的振动进行抑制。油膜阻尼器是抑制该振动最有效的设备。在不同的支承刚度、阻尼器间隙和转子不平衡度情况下，进行了转子穿越临界转速时的振动特性试验。
- 转子通过二阶临界转速时，柔性阻尼支承的阻尼效应试验。
为了获得在转子通过二阶临界转速时柔性阻尼支承的阻尼效应，在通过一阶临界转速和二阶临界转速时对阻尼器的阻尼效应进行了对比试验。
- 阻尼器能够对转子振动起作用的转子不平衡上限试验。
为了确定阻尼器能够对转子振动起作用的转子不平衡上限以及影响这一限度的因素，在逐渐增加转子不平衡度直至振动急剧增加且阻尼器失效的情况下进行了阻尼试验。
- 柔性阻尼支承对非转子因素引起的轴承座振动的阻尼效应试验。
用电动激励器激发轴承座共振并在此条件下试验并测量了不同阻尼器的阻尼效应。
4 典型试验结果
在转子以较低加速度加速、没有使用挤压油膜阻尼器且只使用了柔性支承情况下通过一阶临界加速度的振动特性如图3所示。柔性支承的振幅（即转子在左端的形变）和轴承座的振动加速度随着柔性支承刚度的减小而减小。另一方面，柔性支承的应力随着自身刚度的减小而增大，其增量随着刚度的减小而增大。因此，无法同时更好的阻尼特性和更小的应力。为了获得更好的阻尼效应，结构设计、材料选择或技术工艺必须经过深思熟虑以增加柔性支承的强度，此外，支承刚度不应过低，因此，最佳阻尼效应也无法轻易获得。
图3 柔性支承下转子振动特性
在挤压油膜阻尼器中添加柔性支承时，情况截然不同。这可以从图4中看出，其展示了转子在使用低刚度柔性支承和挤压油膜阻尼器时的振动特性。在通过一阶临界转速时，有阻尼器的柔性支承的应力是非常小的，因此，在一个非常大的阻尼器间隙(0.2-0.6%D)范围内可以同时获得不错的阻尼效应和较小的支承应力。这一情况轻松解决了柔性支承的强度问题。
图4 柔性阻尼支承下转子振动特性
在稳定状态下阻尼器的无量纲形变()与对应的速比如图5所示。
图5(a)显示了在固定转子不平衡度(20gm.cm)和在阻尼器有效抑制振动范围内的几种不同阻尼器间隙情况下，阻尼器间隙越大，无量纲形变越大。图5(b)显示的是选择了更好的阻尼器间隙时，在稳定状态下对应于转速比的阻尼器无量纲形变()的变化。可以看出在转子不平衡度较小的时候是很大的，同时可以很清晰地看出在阻尼器使用时转子的振动和不平衡度之间的关系为非线性。
图5 阻尼器稳态振动特性
(b)各种阻尼器间隙下的
图5 阻尼器稳态振动特性
(a)各种转子不平衡度下的
在固定转子不平衡度(20gm.cm)下负载传递率和对应的不同阻尼器间隙如图6(a)所示。与无阻尼柔性支承转子的情况相比，当转子通过一阶临界转速时，所有的负载传递率都大幅度降低，阻尼间隙取。在阻尼器所能获得较好的阻尼效应的的间隙范围内，小间隙有大传递率。
对于固定的阻尼器间隙、不同转子不平衡度下的传递率如图6(b)所示。其显示了负载传递率随着转子不平衡度的减小而增大。
图6 阻尼器稳态振动特性
(a)各种阻尼器间隙下的T
图6 阻尼器稳态振动特性
(b)各种转子不平衡度下的T
为了更直观地显示阻尼器的阻尼效果，图7中给出了无量纲振动参数与速比的另一种变化形式作为示例。为了对比，一个无阻尼柔性支承的应力的变化曲线也展示在同一图中。在图中所有不同间隙的阻尼器均对抑制振动有效果。阻尼效应在一阶临界转速附近表现得超乎寻常的完美，应力可以减少到低于10%。阻尼效应在其他速度下也存在，但效果不如一阶临界转速附近的阻尼效应。因此挤压油膜阻尼器在无弯曲转子临界转速附近的阻尼效应非常显著。曲线在转速比达到=2.8后出现的向上弯曲的原因是转子接近它的二阶临界转速。
图7 柔性阻尼支承的无量纲振动应力
对应于转速比的阻尼器轴颈无量纲振幅和轴承座的无量纲振动加速度曲线和图7的曲线相近，但数值更大。这意味着阻尼器在抑制阻尼器形变以及抑制传递的振动中的作用不如其减少支承应力的作用。
在不同支承刚度比率的情况下，转子通过1阶临界转速时对应不同阻尼器间隙的三个无量纲参数如图8(a)和图8(b)所示。
图8a 时柔性阻尼支承的无量纲振动特性
图8b 时柔性阻尼支承的无量纲振动
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[234097]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
