柔性鉸鏈可傾瓦軸承軸頸振動的主動控制研究.pdf

1、高速回轉(zhuǎn)機器中普遍存在軸頸振動，如轉(zhuǎn)子不平衡所引起的不平衡響應(yīng)，或者是來自軸承外部直接作用到轉(zhuǎn)子上的瞬變載荷所造成的振動，都是常見的振動形式。當(dāng)振動過于劇烈而不加控制時，均會對轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)精度，產(chǎn)品的加工精度甚至設(shè)備的安全運行產(chǎn)生不利影響。尤其在回轉(zhuǎn)機械越來越朝高速、高精度發(fā)展的今天，這類振動控制問題越顯突出。雖然軸頸振動無法完全消除，但將振動幅值降低到最低限度，對于提高設(shè)備運轉(zhuǎn)的安全性，主軸的回轉(zhuǎn)精度及產(chǎn)品的加工精度都具有重要的意義。<

2、br>　　針對一種瓦塊中含有靜壓腔的柔性鉸鏈可傾瓦軸承，它能夠在低速工況下利用靜壓效應(yīng)降低主軸磨損，還能利用軸承本身的穩(wěn)定性機制提高設(shè)備運行穩(wěn)定性。即便如此，主軸在高速或超高速回轉(zhuǎn)時，受外界激勵或自身殘余不平衡的影響，仍然不可避免地產(chǎn)生振動，雖然軸承（結(jié)構(gòu)）本身所決定的性質(zhì)使它具有一定的振動抑制能力，但畢竟有限，需要外界對它施加主動控制來進一步抑制。為此，本文圍繞這個軸承開展軸頸振動主動控制研究，主要內(nèi)容、方法和得出的結(jié)論如下:

3、　　(1)首先點明課題研究的目的以及意義;其次介紹國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀，包括轉(zhuǎn)子振動主動控制的發(fā)展，主動控制器的主要類型和轉(zhuǎn)子振動主動控制的主要方法;最后說明本文主要研究內(nèi)容。
　　(2)軸承結(jié)構(gòu)的介紹、數(shù)學(xué)模型的建立以及軸承響應(yīng)計算。
　　(3)從軸承的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)入手，研究階躍載荷的沖擊影響下，結(jié)構(gòu)參數(shù)與軸頸振動情況之間的關(guān)系，尋找降低軸頸振動的方法。仿真結(jié)果表明:適當(dāng)?shù)販p小軸瓦半徑間隙或增大預(yù)載荷系數(shù)，能夠降低軸頸振動，

4、在軸承設(shè)計階段應(yīng)慎重選擇這兩個參數(shù)。
　　(4)研究不平衡響應(yīng)的主動控制方法。提出兩種主動控制方法:（一）主動改變轉(zhuǎn)子所受向心力，使其軸心軌跡收斂的不平衡響應(yīng)控制方法。提出軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的簡化方法，分析控制力的施加方案及其計算方法，考慮到軸心處于不同位置時的油膜剛度不同，文中采用軸心處于靜平衡位置處的剛度作為控制區(qū)的剛度值，以簡化控制力的計算。仿真結(jié)果顯示:當(dāng)不平衡量為0.3或0.5時，采用單方向控制法均能將轉(zhuǎn)子x和y方向的振動幅

5、值抑制70％左右;而雙向控制大約為90％。（二）加大不平衡軌跡中心至坐標(biāo)原點距離，提高油膜剛度，實現(xiàn)對不平衡振動的抑制。該方法仍然基于簡化的系統(tǒng)模型，推導(dǎo)系統(tǒng)的運動微分方程并得到其標(biāo)準(zhǔn)傳遞函數(shù);研究控制軸心位置的方案，采用擬合法獲取軸心定位方程。仿真結(jié)果表明:軸心定位方案能達到較為精準(zhǔn)定位控制，不平衡振動的抑制效果明顯，軸心x、y方向的振動幅值均被抑制90％左右。
　　(5)分析控制方法的實現(xiàn)方式，得出:通過控制可傾瓦軸承的瓦塊擺

6、角以獲得目標(biāo)控制力的方式可能控制能力有限，而采用電磁致動器的方式能夠輸出相對及時、準(zhǔn)確的控制力，但要考慮它的安裝以及對軸承系統(tǒng)帶來的影響等問題。就控制效果和可行性上對兩種控制方法進行分析，兩種方法對于不平衡響應(yīng)的抑制效果都很顯著，均能達到90％左右;可行性上，前者對系統(tǒng)裝置響應(yīng)快速性、可靠性等要求較高，后者準(zhǔn)備工作較長，其中油膜剛度的精確計算有一定難度。分析兩種方法存在的不足，得出由于兩種的方法都是將問題分析簡化，模型建立會與實際模型存