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《摩擦板式电流变阻尼器在抑制转子突加不平衡响应中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第16卷第1期应用力学学报Vol.16No.11999年3月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDMECHANICSMar.1999摩擦板式电流变阻尼器在抑制转子X突加不平衡响应中的应用12,3213姚国治孟光方同邱阳范彦斌(11西安交通大学西安710049)(21西北工业大学西安710072)(31佛山科技学院佛山528000)摘要设计了用于转子振动控制用的摩擦板式电流变阻尼器,建立了电流变阻尼器2转子系统的分析模型,根据文献[7]中建立的突加不平衡模型,理论分析了电流变阻尼器抑制转子系统突加不平衡响应,计算分析结果发现:随着外加电压的升高,电流变阻尼
2、器能有效地抑制突加不平衡响应,缩短瞬态过程,减小瞬态峰值。最后从实验验证了理论分析结果,实验结果与理论结果吻合较好。关键词:电流变阻尼器;转子系统;突加不平衡响应;振动抑制1引言电流变液是一种智能材料,它具有反应快、控制方便、能耗小的特点,它在振动控制方面有[1]着广泛的用途。自从1947年Winslow首次报道电流变效应以来,在振动控制方面的研究已[2]取得了很大进展。[3]电流变液在转子振动控制中的应用是Nikolajsen等首次引入,他们用实验验证了电流变液应用于转子振动控制的可能性,外加的高电场能抑制转子系统的一阶临界共振,而且电流变阻尼器也可用于抑制转
3、子系统在叶片失飞后的振动,使转子系统减速时能安全越过临界转速。在文[4]中我们只研究了摩擦板式电流变阻尼器抑制临界共振的情况,在本文中对重新设计的摩擦板式电流变阻尼器进行了抑制突加不平衡响应研究,采用理论分析和实验研究相结合,证明电流变阻尼器可有效地抑制转子系统的突加不平衡响应,并保证转子系统在减速时能安全越过临界转速。2阻尼器的结构及实验装置摩擦板式电流变阻尼器如图1所示,由四个涡动板和三个静止板组成,涡动板固定在轴承X国家自然科学基金、西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室开放基金和中国博士后科学基金资助课题来稿日期:1997209201;修回日期:1
4、99820621148应用力学学报第16卷的外圈,并用尼龙作为绝缘材料将轴承外圈与涡动板隔离,涡动板间用414mm厚的金属环隔开;静止板也用尼龙与阻尼器壳体隔离,静止板间也用414mm厚金属环隔,在这里金属环一方面使极板保持一定的间距,另一方面也作为导电体,连接相应的极板,摩擦板的间距为117mm。静止板作为电场的正极,涡动板作为电场的负极。图1摩擦板式电流变阻尼器截面图图2实验转子示意图图2为实验转子简图,其由转轴、悬臂盘、摩擦板式电流变阻尼器及高压电源组成,阻尼器由鼠笼支承以增加稳定性,并提高第一阶临界转速。鼠笼由十根杆组成,其中六根固定在阻尼器的壳体,四板
5、固定在轴承的外圈,杆的直径均为3mm,长均为80mm,通过改变鼠笼杆的支承长度和紧度可调节实验转子的一阶临界转速。转轴的直径为915mm,长500mm,悬臂盘的直径为76mm,厚为19mm,转轴通过半刚性联轴节与一直流电机相连,电机转速从0到12000rpm连续可调。测试设备由位移传感器、示波器、磁带机、转速表、ADöDA板及计算机组成。位移传感器用于测转子的转速和悬臂盘D处(见图3)的位移响应,转速表读转速,示波器监视悬臂盘D处的轴心轨迹,位移信号和转速信号被同时记录到磁带机上,供后处理用。3系统模型实验转子可以简化为如图3所示:假设左边的支撑可看成是刚性支承
6、,建立如[5]图所示的坐标系,根据转子动力学的分析方法,可得系统的运动微分方程:图3电流变阻尼器2转子简化模型baA2mDxD+cDxD+krr[xD-(1+)xB]+kUrA=m1eXcosXtlbaA2mDyD+cDyD+krr[yD-(1+)yB]+kUrB=m1eXsinXtlbaIdA+IPXB+kUrxD+kUUA=0ba(1)IdB-IPXA+kUryD+kUUB=0bAaamBxB+krr[(1+)xB-xD]+kSxB+cBxB+cERxB=FERxlbAaamByB+krr[(1+)yB-yD]+kSyB+cByB+cERyB=FERyl第1
7、期摩擦板式电流变阻尼器在抑制转子突加不平衡响应中的应用49式中mD、mB分别为悬臂盘D和支点B处的质量,cD、cB为外阻尼,m1为悬臂盘处的不平衡质量,e为偏心距,X为转轴的轴旋速度,A、B的定义见文献[5],Id、Ip分别为悬臂盘的直径转动惯量和极转动惯量,cER、FERx和FERy分别为电流变阻尼器的阻尼系数和摩擦力,而krr、krU=kUr、kUU分别为krrkrUA4A2-A3=(2)kUrkUUA5-A3A1222其中A1=2kSl(l+A)+6EI(l+A)A4=6EIkSl2A2=6EI+2kSl(l+3A)22A3=6EI(l+A)+Aksl(2
8、l+3A)A5=A1×A
