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组合转子-轴承系统非线性振动相似律研究

廖泽雨 王艾伦 徐文标

廖泽雨, 王艾伦, 徐文标. 组合转子-轴承系统非线性振动相似律研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1165-1172. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180302
引用本文: 廖泽雨, 王艾伦, 徐文标. 组合转子-轴承系统非线性振动相似律研究[J]. 机械科学与技术, 2019, 38(8): 1165-1172. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180302
Liao Zeyu, Wang Ailun, Xu Wenbiao. Study on Scaling Laws of Nonlinear Vibration for Rod Fastening Rotor-bearing System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1165-1172. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180302
Citation: Liao Zeyu, Wang Ailun, Xu Wenbiao. Study on Scaling Laws of Nonlinear Vibration for Rod Fastening Rotor-bearing System[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2019, 38(8): 1165-1172. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180302

组合转子-轴承系统非线性振动相似律研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20180302
基金项目: 

国家973计划项目 2013CB035706

国家自然科学基金项目 51175517

详细信息
    作者简介:

    廖泽雨(1995-), 硕士研究生, 研究方向为系统动力学相似性研究及仿真设计, 724177033@qq.com

    通讯作者:

    王艾伦, 教授, 博士生导师, walwlz@csu.edu.cn

  • 中图分类号: TK471;TH113.1

Study on Scaling Laws of Nonlinear Vibration for Rod Fastening Rotor-bearing System

  • 摘要: 针对重力对系统原型、模型滑动轴承处振动相似性影响的问题,采用量纲分析法推导了考虑重力影响的组合转子-轴承系统非线性振动相似律表达式。理论分析了考虑重力对缩比模型建立的限制,并提出补偿方案满足完全相似关系。在此基础上,考虑尺寸畸变的影响,采用优化理论推导了轮盘尺寸畸变相似关系。分别建立考虑重力影响和同时考虑重力和尺寸畸变影响的数值仿真模型对相似关系进行验证,并与未修正模型进行对比。结果表明,考虑重力影响和同时考虑重力和尺寸畸变影响建立的修正模型均能对原型轴承处振动响应及油膜涡动过程进行准确预测;而未修正模型的预测误差很大,不能指导非线性振动试验。
  • 图  1  组合转子建模

    图  2  轮盘结构示意图

    图  3  组合转子-轴承系统结构示意图

    图  4  组合转子-轴承系统单元划分示意图

    图  5  XY方向位移预测误差图

    图  6  未修正模型8 000 r/min和9 000 r/min时振动频谱图

    图  7  轴心轨迹图

    图  8  XY方向位移预测误差图

    图  9  随转速变化位移分叉图

    表  1  系统量纲矩阵

    D1 E ρ d1 D2 b l e B d δ F t Ω α μ Z N ω u
    M 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0
    L 1 -1 -3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 -1 0 0 0 0 1
    T 0 -2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -2 1 -1 -1 0 0 0 -1 0
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    表  2  原型及模型主要参数

    名称 原型 完全相似模型
    转轴(l×D2)/mm 500×80 250×40
    轮盘(D1×D2×b)/mm 160×80×80 80×40×40
    轴承(N×d×δ)/mm 50×80×0.18 25×40×0.09
    拉杆直径d1/mm 10 5
    轮盘数目Z 4 4
    拉杆数目N 12 12
    泊松比μ 0.3 0.3
    弹性模量E/GPa 210 210
    密度ρ/(kg·m-3) 7 800 7 800
    润滑油黏度α/(Pa·s) 0.03 0.015
    重力加速度g/(m·s-2) 9.8 9.8(未修正模型)19.6(修正模型(考虑重力))
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    表  3  原型、完全相似模型及畸变模型主要参数(其余参数与表 2保持一致)

    名称 原型 完全相似模型 轮盘尺寸畸变模型
    转轴(l×D2)/mm 500×80 250×40 250×40
    轮盘(D1×D2×b)/mm 160×80×80 80×40×40 77×40×45.5
    轴承(B×d×δ)/mm 50×80×0.18 25×40×0.09 25×40×0.09
    拉杆直径d1/mm 10 5 5
    重力加速度g/(m·s-2) 9.8 19.6 19.6
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  • 收稿日期:  2018-09-07
  • 刊出日期:  2019-08-05

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