高速滾動軸承集成阻尼器材料的設(shè)計與應(yīng)用分析.pdf

1、現(xiàn)代航空航天發(fā)動機的主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)轉(zhuǎn)速越來越高，減振理論與技術(shù)一直都是該類高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題。本文針對小型高速發(fā)動機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)減振存在的問題，面向支承的低剛度、高阻尼的要求，在粘彈-摩擦阻尼器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，研究了短纖維和聚酰亞胺（PI）填充聚四氟乙烯（PTFE）基復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能，得到了滿足大摩擦、高阻尼要求適合在苛刻環(huán)境下工作需求的新阻尼器復(fù)合材料的配方和工藝，利用小型高速轉(zhuǎn)子實驗系統(tǒng)，對應(yīng)用新材料的阻尼器進行了

2、減振性能實驗。
　　論文首先分析了材料對阻尼器減振性能影響，深入探索了復(fù)合材料的粘彈阻尼和摩擦磨損理論，得到新材料改進的方法。在此基礎(chǔ)上，提出了新的阻尼器材料要達到的性能指標，選定了進行復(fù)合的原材料。
　　在干摩擦條件下用M-200磨損試驗機考察了PTFE基復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能，得出聚酰亞胺（PI）、短切碳纖維（CF）與玻璃纖維（GF）的填充提高了材料的摩擦系數(shù)，由純PTFE的0.2增大到0.33以上；降低了材料的磨損，磨損

3、率比純PTFE降低兩個數(shù)量級的影響規(guī)律。用機械動態(tài)熱分析儀（DMA）研究了PTFE基復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能。結(jié)果顯示填充后復(fù)合材料的儲能模量均有所提高，其中CF的效果尤為顯著。GF的填充稍微降低了復(fù)合材料的損耗因子峰值，顯著提高復(fù)合材料的平均阻尼損耗因子；CF則使損耗因子的峰值和平均值都降低；PI效果和CF類似，只是變化幅值比CF大許多。綜合考慮粘彈阻尼性能、彈性模量、摩擦系數(shù)和耐磨性等因素，確定復(fù)合材料材料的最佳配比為PTFE:CF:

4、GF:PI=16:3:1:5。
　　最后用小型高速轉(zhuǎn)子實驗系統(tǒng)，進行了新復(fù)合材料阻尼器的高速實驗。實驗結(jié)果表明，粘彈-摩擦阻尼結(jié)構(gòu)可將系統(tǒng)第一階臨界轉(zhuǎn)速由24000r/min降低到15000r/min，比原材料阻尼器稍有增大，但是轉(zhuǎn)子的振動位移減小了，尤其在高速、振動位移較大時效果更好，最大減小了近30％；在30000r/min轉(zhuǎn)速下、不平衡量為0.133×10-3kg·m時，振動加速度頻帶能量值由194.3m2/s4降低到8.6