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弹性环式挤压油膜阻尼器动力特性研究

作　者: 苏春峰
导　师: 艾延廷
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 阻尼器装配紧度刚度系数阻尼系数油膜压力
分类号: TH703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 134次
引　用: 2次
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内容摘要

弹性环式挤压油膜阻尼器(ERSFD)是将弹性环式支承和挤压油膜阻尼器结合在一起的阻尼器系统。该型阻尼器保留了传统的挤压油膜阻尼器(SFD)所固有的优点,同时又改善了传统挤压油膜阻尼器的非线性特性。当弹性环和轴承外刚套的装配紧度及工作条件不合理时,不仅起不到减振作用,反而会影响转子-支承系统的稳定运行,导致发动机整机振动值超标。本文首先对装有挤压油膜阻尼器的转子-支承系统的减振机理进行了深入的研究。然后利用ANSYS有限元软件对弹性环式挤压油膜阻尼器的动力特性进行了计算分析。本文参考已有的阻尼器结构参数建立了ERSFD的有限元模型。模型中弹性环阻尼器采用Solid95单元,弹性环和刚性环接触面模型分别采用Targe170单元和Conta174单元。根据ERSFD工作特点施加边界条件,改变弹性环和刚性环装配紧度,得到ERSFD在不同装配紧度下的最大径向位移及径向刚度系数。在此基础上,本文又依据ERSFD径向位移得出阻尼器整个圆周上的外油腔油膜离散厚度,然后建立了油膜有限元模型,最后,根据油膜流场边界的压力特点施加约束,计算出各个油腔的阻尼系数及油膜压力场。计算中,不同油腔油膜用Fluid136平面油膜单元模拟,弹性环渗油孔流道用Fluid138单元进模拟。计算结果表明:弹性环和刚性环在过盈配合时ERSFD非线性特征较弱,满足工程需要;ERSFD的结构特点可以改善传统挤压油膜阻尼器的非线性特征。本文所选用的研究方法以及计算结果,对同类型的阻尼器系统动力特性设计具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-23
  1.1 课题来源与背景  10
  1.2 弹性环式挤压油膜阻尼器研究的意义  10-11
  1.3 挤压油膜阻尼器研究现状与展望  11-21
    1.3.1 挤压油膜阻尼器的基本形式  11-12
    1.3.2 几种新型的挤压油膜阻尼器发展研究  12-15
    1.3.3 挤压油膜阻尼器理论和实验研究现状  15-21
  1.4 本文主要研究工作  21-23
第2章转子-支承系统减振机理研究  23-49
  2.1 航空发动机转子－支承系统减振原理  23-26
  2.2 弹性支承的结构类型  26-27
    2.2.1 笼条式弹性支承  26-27
    2.2.2 弹性环式弹性支承  27
  2.3 挤压油膜阻尼器结构和类型  27
  2.4 挤压油膜阻尼器工作原理  27-30
  2.5 挤压油膜阻尼器的雷诺方程  30-31
  2.6 “短”、“长”轴承理论的油膜压力分布和油膜力  31-36
    2.6.1 短轴承近似解的油膜压力及其分布  33-35
    2.6.2 长轴承近似解的油膜压力及其分布  35-36
  2.7 挤压油膜的刚度系数和阻尼系数  36-40
  2.8 弹性环式挤压油膜阻尼器  40-49
    2.8.1 弹性环式挤压油膜阻尼器的减振机理模型  40-41
    2.8.2 弹性环式挤压油膜阻尼器流体控制方程的建立  41-45
    2.8.3 内油腔的油膜压力场控制方程  45-47
    2.8.4 外油腔的油膜压力场控制方程  47-49
第3章 ANSYS 有限元相关单元介绍  49-56
  3.1 有限元 Solid95 单元理论分析  50-52
  3.2 有限元 Fluid136 及 Fluid138 单元  52-53
  3.3 弹性环挤压过程中的接触非线性  53-56
第4章弹性环式挤压油膜阻尼器有限元分析  56-70
  4.1 弹性环式挤压油膜阻尼器结构参数  56-57
  4.2 弹性环式挤压油膜阻尼器有限元模型的建立  57
  4.3 弹性环式挤压油膜阻尼器径向刚度系数计算  57-62
    4.3.1 弹性环式挤压油膜阻尼器系统边界条件  59
    4.3.2 弹性环式挤压油膜阻尼器径向刚度刚度系数计算结果  59-62
  4.4 弹性环式挤压油膜阻尼器阻尼计算  62-65
    4.4.1 弹性环式挤压油膜阻尼器油膜厚度的确定  62-64
    4.4.2 弹性环式挤压油膜阻尼器外油腔油膜模型边界条件  64
    4.4.3 弹性环式挤压油膜阻尼器外油腔油膜有限元模型的建立  64
    4.4.4 弹性环式挤压油膜阻尼器外油腔油膜阻尼计算  64-65
  4.5 弹性环式挤压油膜阻尼器外油腔油膜压力场计算  65-70
结论  70-72
参考文献  72-75
致谢  75-76
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文  76

弹性环式挤压油膜阻尼器动力特性研究

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