基于压电薄膜传感器的可倾瓦轴承油膜动力特性研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于压电薄膜传感器的可倾瓦轴承油膜动力特性研究硕士研究生：季超学号：1120209085导师：荆建平教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论研究方向：转子动力学所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterDYNAMICOILFILMPRESSUREDISTRIBUTIONOFTILTING-PADSLIDINGBEARINGBASINGONPIEZOELECTRICTHINFIL

2、MSENSORCandidate：JiChaoStudentID：1120209085Supervisor：Prof.JINGJianpingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalDesignandTheoryResearchInterests:RotordynamicsAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：Feb,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTon

3、gUniversity上海交通大学硕士学位论文基于压电薄膜传感器的可倾瓦轴承油膜动力特性研究摘要可倾瓦轴承由于其较好的稳定性，被广泛地应用在大型旋转机械中，但在工程应用中失稳现象仍然时有发生，由于可倾瓦结构和油膜形成较复杂，因此其油膜压力分布一直是转子动力学及轴承润滑领域的难点和热点问题，目前压力分布的获得主要采用理论建模、软件仿真和间接测量方法，但是这些方法准确度及适用性存在较大局限性，至今尚无有效的直接测量方法。本论文，针对此问题，重点研究可倾瓦的油膜压力分布测量方法，具体研究工作主要包含如下几个方面：（1）针对实验需求，设计径向可倾瓦滑动轴承，并基于瓦块间的几何协调关

4、系，考虑可倾瓦瓦块的油膜边界条件，建立一种可倾瓦轴承油膜压力模型，采用有限差分法求解油膜压力分布。（2）设计压电薄膜传感器并进行性能测试实验（包括输入输出的线性度，灵敏度随频率和温度的变化，相位延迟情况），对比传统的PVDF薄膜材料，分析其适用场合。（3）搭建轴承实验测量平台，对可倾瓦轴承及圆轴承全周油膜压力分布情况进行测量，分析油膜特性参数，验证此款传感器对轴承油膜压力分布测量的可行性。（4）将测量的油膜压力分布和动特性系数与理论计算以及软件仿真值比较，验证现有理论方法基本正确，同时找到了其存在的不足。关键词：可倾瓦滑动轴承，压电薄膜传感器，动态特性，油膜压力-I-ABS

5、TRACTDYNAMICOILFILMPRESSUREDISTRIBUTIONOFTILTING-PADSLIDINGBEARINGBASINGONPIEZOELECTRICTHINFILMSENSORABSTRACTWithbetterstability,tilting-padslidingbearingshavebeenincreasinglyusedinlarge-scalerotatingmachinery.However,therestillexistmanyunstableproblemsinindustryengineeringapplicationswher

6、eoil-filmforceplacesanimportantrole.Oilfilmpressuredistributionoftilting-padslidingbearingisonehotspotwithgreatdifficultyinrotordynamicsandbearinglubricationfield.Althoughdifferentcalculationmodels,softwaresimulationandindirectexperimentalmeasurementshavebeenintroduced,therestillrequiresdi

7、rectmethodstoworkouttheproblemofaccuracyandadaptability.Inthispaper,researchworkcanbedividedintofollowingaspects.(1)Thestructuraloftilting-padslidingbearingisdesignedtomeettherequirementofexperimentconditions.Basedongeometricalmodel,oneoilfilmpressuredistribut