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挤压油膜阻尼器长径比对风车碰摩转子系统动力学特性影响

杨坤 李宇 何文博

杨坤, 李宇, 何文博. 挤压油膜阻尼器长径比对风车碰摩转子系统动力学特性影响[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1191-1198. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180290
引用本文: 杨坤, 李宇, 何文博. 挤压油膜阻尼器长径比对风车碰摩转子系统动力学特性影响[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1191-1198. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180290
Yang Kun, Li Yu, He Wenbo. Influence of Length-diameter Ratio of Squeeze Film Damper on Dynamic Characteristics of Windmill Rub-impact Rotor System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1191-1198. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180290
Citation: Yang Kun, Li Yu, He Wenbo. Influence of Length-diameter Ratio of Squeeze Film Damper on Dynamic Characteristics of Windmill Rub-impact Rotor System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1191-1198. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180290

挤压油膜阻尼器长径比对风车碰摩转子系统动力学特性影响

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180290
基金项目: 

中央高校基金项目 3122017088

详细信息
    作者简介:

    杨坤(1980-), 副教授, 硕士, 研究方向为航空发动机和人机与环境工程, 15620832418@163.com

  • 中图分类号: TH133.3

Influence of Length-diameter Ratio of Squeeze Film Damper on Dynamic Characteristics of Windmill Rub-impact Rotor System

  • 摘要: 为了研究挤压油膜阻尼器长径比对转子系统风车定点碰摩动力学特性的影响,搭建了转子-轴承-刚性机匣系统风车不平衡模拟碰摩实验台,简化实验器得双盘-滚动轴承转子模型,在实验之前对双盘-滚动轴承转子风车状态下定点碰摩故障动力学响应特性进行研究,为实验做出相应的预估。将双盘-滚动轴承转子系统碰摩模型简化为集中质量模型,基于达朗贝尔原理建立了考虑非线性油膜力、碰摩力以及支承轴承力作用的双盘-滚动轴承转子系统碰摩非线性动力学运动方程,采用四阶Runge-Kutta法对动力学运动方程进行求解,分析了系统响应位移随挤压油膜阻尼器长径比的变化规律。结果表明:长径比是影响转子系统运动状态的敏感参数,若增大长径比,转子系统运动状态先后经历混沌运动、周期运动、拟周期运动和混沌运动,之后一直维持在混沌运动状态;随长径比增大,转子系统抗失效不平衡量呈现先增大后缓慢减小的趋势;长径比在0.4时,转子系统抗振性能最优。
  • 图  1  转子-轴承-刚性机匣系统碰摩实验台

    图  2  转子-轴承-刚性机匣碰摩系统结构示意图

    图  3  碰摩力模型

    图  4  挤压油膜阻尼器油膜力模型

    图  5  轴承力模型

    图  6  挤压油膜阻尼器-滚动轴承结构示意图

    图  7  不同长径比下转子系统风扇盘Poincare截面图

    图  8  不同长径比下转子系统风扇盘轴心轨迹图

    图  9  长径比对转子失效不平衡量的影响

    表  1  转子系统参数

    转子系统参数 转子系统参数初值
    mi(i=1, 2, 3, 4, 5)/kg 46.88, 8, 6, 54.94, 8
    ki(i=1, 2, 3, 4, c)/(N·m-1) 3×107, 3.8×107, 5×107, 8.2×107, 8×107
    ci(1, 2, 3, 4, 5)/((N·s)·m-1) 1 200, 2 000, 1 000, 1 200, 2 000
    μc 0.2
    ei(i=1, 2)/mm 0.05
    φ/(°) 0
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    表  2  挤压油膜阻尼器参数

    SFD参数 SFD参数初值
    轴颈半径Ri(i=1, 5)/mm 70
    轴颈长度Li(i=1, 5)/mm 20
    油膜半径间隙ci(i=1, 5)/mm 0.2
    滑油黏度μi(i=1, 5)/Pa·s 0.01
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    表  3  滚动轴承参数

    滚动轴承参数 滚动轴承参数初值
    滚珠个数N 7
    接触刚度kb/(N·m-1.5) 5×109
    轴承间隙rb/mm 5×10-3
    轴承接触角α/(°) 0
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  • 收稿日期:  2018-07-11
  • 刊出日期:  2019-08-05

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