DFS60E-BDAM01024 1037302平行不對(duì)中編碼器西克秉銘

1037302平行不對(duì)中編碼器西克秉銘DFS60E-BDAM01024應(yīng)用平均法進(jìn)一步求解含不對(duì)中因素的聯(lián)軸器系統(tǒng)近似定常解，對(duì)非線性項(xiàng)運(yùn)用Taylor展開取三次截?cái)啵蟮媒葡到y(tǒng)的共振周期解，得到含有6個(gè)未知數(shù)的分岔方程，由分岔方程得到的幅頻響應(yīng)曲線圖描述出系統(tǒng)在共振頻率附近幅值的變化，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)具有參考的理論價(jià)值。運(yùn)用數(shù)值仿真，分別分析了聯(lián)軸器不對(duì)中參激振動(dòng)系統(tǒng)和滾動(dòng)軸承支承下的不對(duì)中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。聯(lián)軸器不對(duì)中參激振動(dòng)系統(tǒng)主要受轉(zhuǎn)速、阻尼系數(shù)、不平衡量和不對(duì)中量的影響，系統(tǒng)在不對(duì)中故障之下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)為擬周期運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速越低，阻尼越大，不對(duì)中故障的影響越嚴(yán)重，不平衡與不對(duì)中的比值對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響也很明顯，比值越高基頻成分越高。滾動(dòng)軸承支承下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不對(duì)中故障的影響下會(huì)出現(xiàn)擬周期和混沌運(yùn)動(dòng)等振動(dòng)，其動(dòng)力學(xué)響應(yīng)具有分頻和倍頻成分，且分頻成分顯著，倍頻成分較淺。因此，本文很好的揭示聯(lián)軸器不對(duì)中對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的作用機(jī)理，為工程實(shí)際提供了理論分析基礎(chǔ)，并具有是在工業(yè)部門中應(yīng)用泛的一類機(jī)械設(shè)備,它的穩(wěn)定運(yùn)行影響著整個(gè)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。而轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件,它的動(dòng)力學(xué)特性直接影響著旋轉(zhuǎn)機(jī)械的結(jié)構(gòu)安全和工作性能。由于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的惡劣,在實(shí)際工程作業(yè)中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)生耦合故障是非常常見的,因此轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合故障是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。不對(duì)中和裂紋故障都是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)常見的故障,當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不對(duì)中狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)可能引起轉(zhuǎn)軸撓曲大變形和轉(zhuǎn)軸磨損,大大增加了轉(zhuǎn)軸上出現(xiàn)裂紋或使轉(zhuǎn)軸上原有的小裂紋加深的可能性;而含較深裂紋的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)會(huì)使系統(tǒng)的響應(yīng)過大導(dǎo)致不對(duì)中故障。因此,本文以某航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中-裂紋耦合故障的非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究。首先分析了齒式聯(lián)軸器在不對(duì)中狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,推導(dǎo)出了聯(lián)軸器平行角度不對(duì)中的激振力;比較了裂紋常用的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)缺點(diǎn),選取了裂紋模型;對(duì)起支撐作用的滾動(dòng)軸承進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析和載荷分析;利用拉格朗日建模法建立了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中-裂紋耦合故障的動(dòng)力學(xué)微分方程,并對(duì)其進(jìn)行了無(wú)量綱化。隨后運(yùn)用四階Rugge-Kutta法對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析,得到了不對(duì)中、裂紋單一故障和不對(duì)中-裂紋耦合故障的動(dòng)力學(xué)特性。當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)只有聯(lián)軸器不對(duì)中故障時(shí),系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)了1倍頻和2倍頻,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不僅在臨界轉(zhuǎn)速處出現(xiàn)1倍頻共振,而且在二分之一臨界轉(zhuǎn)速處出現(xiàn)2倍頻共振;當(dāng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)只有裂紋故障時(shí),系統(tǒng)響應(yīng)出現(xiàn)了1倍頻、2倍頻、3倍頻等高頻成分,在臨界轉(zhuǎn)速、二分之一臨界轉(zhuǎn)速和三分之一臨界轉(zhuǎn)速處出現(xiàn)了振動(dòng)峰值,并且二分之一臨界轉(zhuǎn)速處的振動(dòng)幅值與三分之一臨界轉(zhuǎn)速處的振動(dòng)幅值相近。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)同時(shí)出現(xiàn)不對(duì)中和裂紋故障時(shí),系統(tǒng)響應(yīng)具有1倍頻、2倍頻、3倍頻等高頻成分,在臨界轉(zhuǎn)速、二分之一臨界轉(zhuǎn)速和三分之一臨界轉(zhuǎn)速出現(xiàn)振動(dòng)峰值,并且二分之一臨界轉(zhuǎn)速處的振動(dòng)峰值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于三分之一處的臨界轉(zhuǎn)速。后利用分岔圖、Poincaré截面圖、時(shí)域波形圖、幅值譜圖分析了含不對(duì)中-裂紋耦合故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)對(duì)耦合故障系統(tǒng)響應(yīng)的影.

自身作戰(zhàn)威力與生存能力具有重要的意義。動(dòng)力裝置是艦船的主要噪聲源,隔振器廣泛用于阻止動(dòng)力裝置的振動(dòng)向浮筏基礎(chǔ)或船體傳遞,很大程度地降低了船體的輻射噪聲,提高了艦船的安靜性和隱蔽性;但另一方面,隔振器又顯著增大了轉(zhuǎn)子的支撐柔性,引起較大的聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)不對(duì)中,從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)復(fù)雜的倍頻、高頻振動(dòng),降低了艦船動(dòng)力裝置的穩(wěn)定性和可靠性。因此,聯(lián)軸器和隔振器動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)對(duì)艦船動(dòng)力裝置的動(dòng)力學(xué)特性有很大影響。本文針對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械艦船動(dòng)力裝置中的轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng),分別對(duì)其耦合部件和系統(tǒng)整體的動(dòng)力學(xué)特性開展理論與試驗(yàn)研究工作,旨在為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械聯(lián)軸器的匹配設(shè)計(jì)提供切實(shí)有效的理論方法和有價(jià)值的參考依據(jù)。（1）考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)不對(duì)中和工況變化,根據(jù)經(jīng)典的齒輪輪齒變形理論,推導(dǎo)了齒式/花鍵聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)嚙合力模型,通過仿真獲得了聯(lián)軸器嚙合力隨其結(jié)構(gòu)參數(shù)和系統(tǒng)參數(shù)變化的規(guī)律,并通過線性化的嚙合剛度,驗(yàn)證了所提出模型的正確性。為聯(lián)軸器的優(yōu)化設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究提供了模型基礎(chǔ)。（2）基于靜態(tài)壓縮試驗(yàn)、廣義胡克定律和應(yīng)變能密度,推導(dǎo)了反映橡膠超彈性特性的橡膠隔振器靜態(tài)剛度模型;并建立了考慮橡膠隔振器靜態(tài)剛度、激振振幅和激振頻率的橡膠隔振器動(dòng)態(tài)剛度模型;通過單自由度質(zhì)量-橡膠隔振器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真和試驗(yàn),驗(yàn)證了該動(dòng)態(tài)剛度模型在描述橡膠隔振器特性的正確性、有效性。（3）提出了工程意義下轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)動(dòng)力穩(wěn)定性判別準(zhǔn)則,為大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和運(yùn)行提供了實(shí)用的穩(wěn)定性判據(jù)。分別通過理論分析、數(shù)值仿真和試驗(yàn)測(cè)試,研究了聯(lián)軸器類型、模化方式及其不對(duì)中對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和穩(wěn)定性的影響規(guī)律。剛性聯(lián)軸器和柔性聯(lián)軸器連接的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的失穩(wěn)是由于油膜振蕩引起的,而轉(zhuǎn)子-齒式聯(lián)軸器-軸承的系統(tǒng)的失穩(wěn)是由于油膜振蕩和齒式聯(lián)軸器自激振蕩共同作用的結(jié)果,且齒式聯(lián)軸器不對(duì)中會(huì)顯著改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性.

1037302平行不對(duì)中編碼器西克秉銘DFS60E-BDAM01024數(shù)值仿真和試驗(yàn)測(cè)試對(duì)比研究了轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,通過對(duì)比兩個(gè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)子和基礎(chǔ)之間的振級(jí)落差檢驗(yàn)了橡膠隔振器的隔振效果。驗(yàn)證了橡膠隔振器動(dòng)態(tài)剛度模型和系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)模型的正確性,健全和完善了艦船動(dòng)力裝置減振降噪的研究體系。（5）考慮艦船實(shí)際動(dòng)力裝置動(dòng)態(tài)不對(duì)中無(wú)法測(cè)試的特點(diǎn),*將旋轉(zhuǎn)機(jī)械中動(dòng)態(tài)不對(duì)中抽象出來(lái)進(jìn)行研究,提出了大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中聯(lián)軸器動(dòng)態(tài)不對(duì)中的計(jì)算方法。形成了大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中聯(lián)軸器選型、結(jié)構(gòu)參數(shù)、不對(duì)中補(bǔ)償能力等完整的匹配設(shè)計(jì)方案。研究結(jié)果表明:在轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承（隔振器）系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速附近,聯(lián)軸器兩端的動(dòng)態(tài)不對(duì)中大;隔振器的出現(xiàn),顯著增加了系統(tǒng)非臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域的動(dòng)態(tài)不對(duì)中量。析了轉(zhuǎn)子-聯(lián)軸器-軸承-隔振器系統(tǒng)中,不平衡、不對(duì)中和失穩(wěn)故障的來(lái)源、特征及故障耦合的機(jī)理。齒式聯(lián)軸器和橡膠隔振器動(dòng)態(tài)耦合效應(yīng)導(dǎo)致的故障耦合使系統(tǒng)的振動(dòng)變得復(fù)雜,穩(wěn)定性降低。結(jié)合理論和試驗(yàn)研究結(jié)果,給出了艦船動(dòng)力裝置安裝對(duì)中控制的指導(dǎo)意見和運(yùn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)和故障診斷的實(shí)施方法。驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器,以其可實(shí)現(xiàn)非接觸式動(dòng)力傳遞、調(diào)節(jié)氣隙無(wú)級(jí)變速、節(jié)能、安裝及操作方便等突出優(yōu)勢(shì),近年來(lái)發(fā)展迅速并廣泛應(yīng)用于化工、石油、海洋、航天航空等工業(yè)領(lǐng)域中,尤其在化工等過程工業(yè)的流體輸送操作中,采用可變速永磁聯(lián)軸器不僅能實(shí)現(xiàn)非接觸傳動(dòng),還可同時(shí)在線無(wú)級(jí)變速,比傳統(tǒng)的管路閥門調(diào)速技術(shù)可大幅度節(jié)能。永磁聯(lián)軸器運(yùn)行時(shí)高速旋轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的氣動(dòng)噪聲,目前工業(yè)中采用的降噪措施多是用隔聲罩來(lái)隔絕永磁聯(lián)軸器向外輻射噪聲,但是隔聲罩降噪的同時(shí)會(huì)使永磁體由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量難以逸散,使永磁體溫度過高,甚至導(dǎo)致永磁體退磁使傳動(dòng)效率大幅降低。目前對(duì)大型永磁聯(lián)軸器（300kW以上）,多采用強(qiáng)制水冷或油冷散熱,不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本和操作運(yùn)行成本高,而且需要配套冷卻水／油循環(huán)系統(tǒng),易造成能源浪費(fèi)與污染。目前人們對(duì)永磁聯(lián)軸器的氣動(dòng)噪聲來(lái)源及有效降噪和高效散熱等問題的研究還不充分,針對(duì)如何保證永磁聯(lián)軸器在有效降噪的同時(shí)強(qiáng)化傳熱使溫升不影響機(jī)器性能這個(gè)亟待解決的難點(diǎn)問題,以應(yīng)用廣泛的盤式永磁聯(lián)軸器為例,采用理論分析結(jié)合數(shù)值模擬的方法研究其噪聲產(chǎn)生機(jī)理及考慮聲-固-熱耦合影響的降噪散熱方法,對(duì)充分發(fā)揮永磁聯(lián)軸器的優(yōu)勢(shì)、更廣泛的推廣應(yīng)用以及提升我國(guó)制造業(yè)的總體技術(shù)水平有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。以盤式可調(diào)速永磁聯(lián)軸器為研究對(duì)象,考慮流體流速、溫度、固體邊界三個(gè)變量以及聲-固-熱耦合影響,建立了考慮聲-固-熱耦合的流動(dòng)控制方程、氣動(dòng)聲學(xué)方程、局部隔聲罩插入損失方程以及考慮聲-固-熱耦合的模態(tài)方程,可用于計(jì)算永磁聯(lián)軸器的流場(chǎng)和聲場(chǎng)。通過考慮聲-固-熱的流動(dòng)控制方程考慮了流體流速、流體壓力以及溫度等變量的影響,通過氣動(dòng)聲學(xué)方程考慮了固體邊界對(duì)流體流動(dòng)的影響,通過考慮聲-固-熱耦合的模態(tài)方程考慮了聲-固-熱耦合對(duì)永磁聯(lián)軸器模態(tài)頻率和模態(tài)振型的影響?；诳紤]聲-固-熱耦合的流動(dòng)控制方程,考慮轉(zhuǎn)速作為變量,對(duì)永磁聯(lián)軸器的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了永磁聯(lián)軸器流場(chǎng)壓力分布、渦流分布以及渦流密度,以及渦流密度隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律；基于氣動(dòng)聲學(xué)方程,考慮流體壓力及固體邊界兩個(gè)變量,對(duì)永磁聯(lián)軸器的聲場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,得到了使用隔聲罩后各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的噪聲特性,并與使用隔聲罩前的噪聲源特性進(jìn)行對(duì)比,得到了使用隔聲罩后的降噪幅值?？紤]隔聲罩對(duì)永磁聯(lián)軸器溫度場(chǎng)的影響,分析了固體邊界及固體邊界材料對(duì)永磁聯(lián)軸器溫度場(chǎng)的影響規(guī)律?；诮⒌目紤]聲-固-熱耦合影響的氣動(dòng)聲學(xué)模型,對(duì)永磁聯(lián)軸器降噪散熱進(jìn)行了多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。以聲輻射效率、聲傳遞損失、溫升為優(yōu)化目標(biāo),以永磁聯(lián)軸器隔聲罩的結(jié)構(gòu)（形狀、板厚）和材料為設(shè)計(jì)變量,對(duì)永磁聯(lián)軸器的降噪散熱進(jìn)行.