圆锥滑动轴承-转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究.pdf

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1、李胜波等：圆锥滑动轴承一转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究圆锥滑动轴承一转子系统中金属橡胶阻尼器力学性能研究李胜波，闫辉，姜洪源，A．M．Ulannov。(1．哈尔滨工业大学机电学院，黑龙江哈尔滨150001；2．黑龙江科技学院机械学院，黑龙江哈尔滨150027；3．萨马拉航空航天大学飞行器设计系，俄罗斯萨马拉443086)摘要：针对金属橡胶材料优良的阻尼性能，设计了际应用奠定了基础。应用于圆锥滑动轴承一转子系统中的金属橡胶阻尼器，2实验研究制备了专用实验台，在其既承受转子不平衡力等径向载荷又承受轴向载荷作用下

2、，研究了轴向力对金属橡2．1实验试件胶阻尼器刚度及能量耗散系数的影响，得到了金属橡实验用金属橡胶阻尼环如图1所示。金属橡胶环胶阻尼器刚度、阻尼性能随变形幅值及轴向载荷的变材料为不锈钢0Cr18Ni9Ti，钢丝直径d一0．2mm，金化关系式，为金属橡胶阻尼器在圆锥滑动轴承一转子系属橡胶环相对密度p一0．22，轴向冷压成型。金属橡统中的实际应用奠定了基础。胶阻尼环外径D一96mm，内径一81ram，阻尼环高度关键词：金属橡胶；圆锥滑动轴承；刚度；能量耗散系H一45mm，径向预变形Q一0．5ram(即装入实验装置数中阻

3、尼环厚度为7ram)。中图分类号：TH133．31文献标识码：A文章编号：1001-9731(20l1)01—0167-041引言金属橡胶材料是一种均质的弹性多孔物质，该材料是应用金属丝经过一定工艺缠绕冷压成型的l1]。金属橡胶的内部结构是由金属丝相互交错勾联形成的空间网状结构，类似橡胶的大分子结构，它具有一定的刚度，振动位移时金属丝之问产生干摩擦，可耗散大量的能量，从而起到阻尼减振的作用l2]。由金属橡胶材料图1金属橡胶阻尼环Fig1Metalrubber(MR)dampingring制备的阻尼器，在诸如航空航

4、天等产品阻尼减振系统2．2实验装置及工作原理中得到广泛的应用一。金属橡胶阻尼器的刚度及阻尼性能对转子振动情高性能旋转机械中的圆锥滑动轴承支承系统，由况有重要的影响。通过实验得到阻尼器的迟滞环，并于设计不良或使用中多种因素的影响，易发生油膜不通过迟滞环求解它的刚度、能量耗散系数等参数。实稳定——油膜涡动和油膜振荡问题，转子轴颈在油膜验装置如图2所示，该实验装置可以模拟阻尼器承受中的剧烈振动将会直接导致机器零部件的损坏。针对转子不平衡力等径向载荷及轴向载荷等情况。实验过这种情况，可采用弹性阻尼支承的结构来提高转子的程

5、中由不动轴及加载轴承提供径向载荷，而金属橡胶稳定性]，采用合理的结构及参数不仅可以改善轴承阻尼器与圆盘同时绕不动轴旋转得到圆周方向变化径系统的稳定性，也可解决如转子的结构内阻或材料内向载荷。而轴向载荷(垂直纸面方向)则由轴向加载套阻等因素引起的不稳定问题l6。金属橡胶阻尼器不及质量块实现(图中未画出)。仅能够承受径向力而且还能承受一定的轴向力，因此2．3实验过程它可以很好地应用在圆锥滑动轴承一转子系统中，承受实验首先在无轴向加载情况下，在不同径向载荷径向及轴向载荷，减小系统振动。作用情况下，得到正交的z和Y方向迟

6、滞环，计算结果本文利用金属橡胶材料制备了应用于滑动轴承一取它们的平均值。取一组实验迟滞环曲线如图3所转子系统中的金属橡胶阻尼器，实验模拟金属橡胶阻示，力传感器工作电压5V，最大工作量程5000N，灵敏尼器工作环境，研究金属橡胶阻尼器的基本力学性能，度S一0．02mV／kg，本组实验初始径向加载力3000N。为金属橡胶阻尼器在圆锥滑动轴承一转子系统中的实*基金项目：国家自然科学基金资助项目(5O7O5016)；黑龙江省自然科学基金留学基金资助项目(LC2009C05)收到初稿日期：2010—09—16收到修改稿日期

7、：2010—12—15通讯作者：姜洪源作者简介：李胜波(1979一)，男，黑龙江绥化人，讲师，博士研究生，师承姜洪源教授，从事金属橡胶技术及锥形流体动静压轴承技术研究。助李孝料2011年第1期(42)卷3．2能量耗散系数与阻尼系数关系的确定弹性阻尼器转子支承系统运动方程为：7+十c掌+十kr—一F，(￡)(35)式中，为转子质量(不计阻尼器质量)；r为位移；f为阻尼系数；k为刚度；F为力；t为时间。设转子运动方程为：r===RsinoA(4)则阻尼力(迟滞环宽度一半)为：f===cRcos(5)式(5)的最大值为

8、cR∞，因此，迟滞环所包围面积可以表达为：AS—ncR。(6)弹性阻尼器最大变形势能：D一2因此可得：一一(b)实验台结构原理图从而得阻尼系数与能量耗散系数关系为：图2金属橡胶阻尼器迟滞环测定实验台Fig2TestbenchofMRdamperhystereticring一姒3．3实验分析实验首先在无轴向载荷的作用下进行，得到金属橡胶阻尼器迟滞环，通过对迟滞环分析求解，得