整体式挤压油膜阻尼器在齿轮箱中的应用
发布时间：2021-08-08 03:42
以一台单级直齿齿轮箱为研究对象,设计了适配的整体式挤压油膜阻尼器（integral squeeze film damper,简称ISFD）结构,对ISFD在齿轮箱中的应用进行了研究。分别测量了在不同载荷和转速工况下,齿轮箱安装传统刚性支承和ISFD弹性阻尼支承后的箱体振动。研究结果表明,ISFD弹性阻尼支承可以有效降低不同转速下齿轮箱的冲击振动,改善齿轮箱的动力学性能,保证齿轮系统稳定运行。不同载荷工况下的实验数据表明:ISFD支承对不同负荷的齿轮箱有较好的减振性能;对齿轮箱的啮合频率及其倍频等高频振动成分,ISFD也有较好的抑制效果。该研究结果可为ISFD在齿轮箱中的实际工程应用提供参考。
【文章来源】：振动.测试与诊断. 2020,40(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
轴承支承安装
与传统的鼠笼式挤压油膜阻尼器结构不同，IS-FD集弹性支承与挤压油膜于一体，采用电火花线切割技术进行一体式加工，结构简单，轴向占用空间小。如图1所示，笔者设计的ISFD结构主要包括外、内边缘两部分，通过周向布置的S形弹簧连接为一个整体，这些S形弹性结构决定了ISFD的径向刚度。在内、外边缘之间是分段的挤压油膜区域，通过挤压油膜效应为系统提供黏性阻尼。由于采用分段的挤压油膜结构，大大减小了油膜力的非线性。笔者根据齿轮箱结构设计了2种尺寸的ISFD，主、从动轴ISFD结构参数分别如表1,2所示。
传统的SFD会产生随频率和振幅变化的油膜刚度以及非线性的油膜力，使转子系统动力学性能恶化。ISFD独特结构使其油膜刚度和油膜阻尼具有相对独立性，即ISFD具有动力学解耦合能力[15]。ISFD支承系统的刚度主要由S形弹簧决定，通过改变S形弹簧的结构参数，可以得到不同的径向刚度。图2为传统轴承支承系统和ISFD支承系统力学模型，可以看出，ISFD支承系统在传统轴承支承系统的基础上串联了ISFD的刚度和阻尼。由于ISFD的径向刚度比轴承低几个量级，振动变形将主要集中在S形弹簧结构上，有利于延长轴承寿命，使整个支承系统的径向刚度降低。同时，ISFD的挤压油膜阻尼使支承系统的阻尼系数大大增加，有利于提高转子系统的阻尼比。ISFD的能量耗散机理与传统SFD的不同。图3为传统SFD和ISFD的能量耗散机理对比[15]，传统SFD是靠挤压油膜过程中的油膜环形流动（ΔQs）产生的黏性阻尼力耗散振动能量，当轴颈偏心量较大即振幅较大时，会产生较大的非线性油膜力，使阻尼器减振性能变坏。ISFD是通过各分隔油膜区域的挤压油膜效应和进出口的活塞效应产生阻尼，油膜不发生环形流动（ΔQs=0），有效避免了非线性油膜力的产生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study on vibration suppression of gear shaft misalignment with ISFD[J]. 路凯华,He Lidong,Zhang Yipeng,Chen Zhao,Yan Wei. High Technology Letters. 2019(01)
[2]ISFD阻尼液黏度影响齿轮轴系减振特性的实验研究[J]. 路凯华,何立东,范文强,杨建江,张翼鹏. 机械传动. 2019(02)
[3]基于ISFD弹性阻尼支撑的齿轮轴系减振实验研究[J]. 路凯华,何立东,张俎琛. 北京化工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]颗粒阻尼器配置对齿轮传动系统动特性影响[J]. 肖望强,黄玉祥,李威,林宏,陈智伟. 机械工程学报. 2017(07)
[5]阻尼支撑圈在齿轮箱中的应用[J]. 戴光昊,余晓辉,尹逊民,高长伟. 舰船科学技术. 2014(09)
[6]阻尼环对齿轮系统轴向振动的减振特性研究[J]. 王庆洋,曹登庆,杨军波. 振动与冲击. 2013(06)
[7]采用阻尼环降低齿轮传动振动噪声的研究[J]. 毛炳秋,林莉,曹挺杰. 机械设计与研究. 2005(01)
[8]阻尼减振技术在传动齿轮装置上的应用研究[J]. 王国治,孙培林,方开翔. 华东船舶工业学院学报. 1994(03)
本文编号：3329147
【文章来源】：振动.测试与诊断. 2020,40(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
轴承支承安装
与传统的鼠笼式挤压油膜阻尼器结构不同，IS-FD集弹性支承与挤压油膜于一体，采用电火花线切割技术进行一体式加工，结构简单，轴向占用空间小。如图1所示，笔者设计的ISFD结构主要包括外、内边缘两部分，通过周向布置的S形弹簧连接为一个整体，这些S形弹性结构决定了ISFD的径向刚度。在内、外边缘之间是分段的挤压油膜区域，通过挤压油膜效应为系统提供黏性阻尼。由于采用分段的挤压油膜结构，大大减小了油膜力的非线性。笔者根据齿轮箱结构设计了2种尺寸的ISFD，主、从动轴ISFD结构参数分别如表1,2所示。
传统的SFD会产生随频率和振幅变化的油膜刚度以及非线性的油膜力，使转子系统动力学性能恶化。ISFD独特结构使其油膜刚度和油膜阻尼具有相对独立性，即ISFD具有动力学解耦合能力[15]。ISFD支承系统的刚度主要由S形弹簧决定，通过改变S形弹簧的结构参数，可以得到不同的径向刚度。图2为传统轴承支承系统和ISFD支承系统力学模型，可以看出，ISFD支承系统在传统轴承支承系统的基础上串联了ISFD的刚度和阻尼。由于ISFD的径向刚度比轴承低几个量级，振动变形将主要集中在S形弹簧结构上，有利于延长轴承寿命，使整个支承系统的径向刚度降低。同时，ISFD的挤压油膜阻尼使支承系统的阻尼系数大大增加，有利于提高转子系统的阻尼比。ISFD的能量耗散机理与传统SFD的不同。图3为传统SFD和ISFD的能量耗散机理对比[15]，传统SFD是靠挤压油膜过程中的油膜环形流动（ΔQs）产生的黏性阻尼力耗散振动能量，当轴颈偏心量较大即振幅较大时，会产生较大的非线性油膜力，使阻尼器减振性能变坏。ISFD是通过各分隔油膜区域的挤压油膜效应和进出口的活塞效应产生阻尼，油膜不发生环形流动（ΔQs=0），有效避免了非线性油膜力的产生。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental study on vibration suppression of gear shaft misalignment with ISFD[J]. 路凯华,He Lidong,Zhang Yipeng,Chen Zhao,Yan Wei. High Technology Letters. 2019(01)
[2]ISFD阻尼液黏度影响齿轮轴系减振特性的实验研究[J]. 路凯华,何立东,范文强,杨建江,张翼鹏. 机械传动. 2019(02)
[3]基于ISFD弹性阻尼支撑的齿轮轴系减振实验研究[J]. 路凯华,何立东,张俎琛. 北京化工大学学报(自然科学版). 2017(01)
[4]颗粒阻尼器配置对齿轮传动系统动特性影响[J]. 肖望强,黄玉祥,李威,林宏,陈智伟. 机械工程学报. 2017(07)
[5]阻尼支撑圈在齿轮箱中的应用[J]. 戴光昊,余晓辉,尹逊民,高长伟. 舰船科学技术. 2014(09)
[6]阻尼环对齿轮系统轴向振动的减振特性研究[J]. 王庆洋,曹登庆,杨军波. 振动与冲击. 2013(06)
[7]采用阻尼环降低齿轮传动振动噪声的研究[J]. 毛炳秋,林莉,曹挺杰. 机械设计与研究. 2005(01)
[8]阻尼减振技术在传动齿轮装置上的应用研究[J]. 王国治,孙培林,方开翔. 华东船舶工业学院学报. 1994(03)
本文编号：3329147
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