滑动轴承-转子系统基础冲击响应研究.pdf

《滑动轴承-转子系统基础冲击响应研究.pdf》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、适采技术2010年第5期(总第297期)滑动轴承一转子系统基础冲击响应研究纪进召，贺少华，吴新跃，万强(海军工程大学船舶与动力学院，武汉430033)提要为考察旋转机械在基础冲击这一特定外界激励下的动力学行为特性，利用集中质量法建立了滑动轴承一转子系统模型和相应的运动微分方程，考虑了转子圆盘的质量偏心，基础冲击用基础的时间历程平移运动来模拟；冲击通过挤压效应和楔形效应对瞬态油膜力产生贡献，基于此用有限差分法仿真计算得到了瞬态非线性油膜力；运用直接积分法求解系统运动微分方程，考察了冲击激励施加时机对响应的影响，考察了冲击对系统稳定性的影响。

2、关键词轴承一转子系统非线性油膜力冲击冲击激励时机稳定性中图分类号THll3文献标识码A1引言目前，国内外舰船抗水下非接触爆炸冲击的研究主要集中在以下几个方面，爆炸冲击环境的研究、船体结构的抗爆研究、隔冲抗振研究、舰船设备的抗冲研究n]。其中，舰船设备的抗冲击研究起步相对较晚，理论分析对象局限在一些力学结构相对简单的设备上，如管路、桅杆、浮筏、电子器件等，对于大型复杂舰船设备如动力机械的抗冲研究，则一般采用试验研究的方法。在舰用设备抗冲击研究方面，美国和西欧海军处于领先地位。美国坚持用实船水下爆炸的方法考核其舰艇设备的抗冲击能力，并在试验的

3、基础上开展理论研究。冲击试验的方法可以全面真实地了解设备的抗冲击能力，为理论研究提供基础，但需要大量的经费和时间。以德国为代表的西欧海军普遍采用通过冲击仿真建模预测冲击响应，结合部分冲击试验进行校核，适当开展实船水下爆炸试验进行研究。我国海军舰艇设备的抗冲击研究处于起步阶段，冲击试验设备有限，经费有限，不可能像美国那样开展大量的冲击试验。因此，学习西欧海军经验，利用建模仿真计算结合少量试验研究的方法进行舰用设备的抗冲研究适合我国国情和基金项目：国防“十一五”预研项目(4010106010303)。作者简介：纪进召(1980一)，男，硕士研

4、究生。军情。舰用设备抗冲研究主要包括冲击响应评估和抗冲优化设计两大主题，本研究针对第一主题。对于大型舰船动力机械。由于其自身物理学特性的复杂性，冲击响应理论建模和计算难度大，现在一般采取集中质量建模、有限元建模、多体系统建模或混合建模方法，数值计算则采用模态叠加法、Newmark法、Runge-Kutta法等比J。舰船动力机械大多为旋转机械，目前，对于舰载旋转机械的冲击响应研究还很少见，这是因为与一般的舰船设备如管路、桅杆、浮筏等相比，旋转机械的冲击响应建模和计算难度更大，陀螺效应、转子一轴承的交互效应、动静部件间的碰摩效应等都为研究增添

5、了难度。本研究着力解决考虑转子一轴承交互效应(非线性冲击瞬态油膜力)的旋转机械冲击响应问题。对旋转机械动力学的研究一般转嫁到对转子一轴承系统的研究上面。对于转子一轴承系统的冲击瞬态响应研究，文献3研究了冲击对弹性转子一滑动轴承系统稳定性的影响；文献4将轴承座处理成弹性约束的边界，采用有限元方法导出了轴承支承处冲击应力计算公式；文献5以三组挠性弹簧钢板支承的三个轴承座分别模拟艉轴承、中间轴承和推力轴承，设计、制作了轴系冲击试验模型，进行冲击试验研究，均得到了一些有意义的成果。但是，文献3采用短轴承模型用来仿真实际非线性瞬态油膜力显然是不够精

6、确的；文献4、5将非线性冲击瞬态油膜力以恒定值取代，实际上忽略了转子一轴承的交互效应。本文将以滑动轴承一转子系统为研究对象，在对非线性冲击瞬态油膜力进行建模和精确求解的基础上，研究该系统的冲击响应特性，主要包括，冲击激励施加时机对响应的影响和冲击对系统稳定性的影响。2建模2．1包含基础冲击激励的系统运动微分方程的建立转子一轴承系统由一个集中质量刚性圆盘、无质量的弹性轴、集中质量轴颈和支撑轴承组成，如图纪进如。等：滑动轴承一转子系统基础冲击响应研究图1基础受冲击转子一滑动轴承系统模型1所示。令z=X／c、Y=Y／c、x=X／cfl、多=Y／

7、cO、；=Y；／(cn2)，多=y／(哟2)，f—Re2／r／OLD，m=Mca驴2／乒D，P=b／c，r=92t，k=kc尹2／rf2LD，孑=g／(Cfl2)，￡=毒／n，拳一事／n，无量纲化后的系统运动微分方程为：mdxl=一k(x1一z2)+mag+／7"／deCOSr，mdH=一k(y1一Y2)+mdesinv，TVlj-T92=一k(x2一z1)+^+mig，mjy2=一k(y2一Y1)+^(1)另有e=(主2一xB)COS声+(多2一多B)sine一=(多2一多B)cos#一(主2一主B)sin≠(2)式中，2ma、mi分别

8、为集中到圆盘和轴颈处的质量，它们分别等于下／T／1+仇：、7／2"／1，优。、优：分别为轴段和圆盘的质量；z，、Y-分别为圆盘中心在X、y方向的绝对位移；zz、Yz分别为轴颈中心在X、y方向的