齿轮是机械传动装置中的重要元件,但是,齿轮传动产生的振动和噪声会危害到传动设备的正常运行,严重时甚至会造成设备损坏。为了减小和隔离斜齿轮轴系的振动,提出了一种结构新颖的G型整体式挤压油膜阻尼器(G-type Integral Squeeze Film Damper,GISFD),探究了GISFD对斜齿轮的振动特性影响。搭建基于GISFD的一级斜齿轮试验台,开展了GISFD对斜齿轮轴系的减振实验。此外,还进行了GISFD对齿面磨损斜齿轮的振动抑制实验。结果表明,GISFD对不同转速下斜齿轮轴系有较好的减振效果,在1200 r/min时,GISFD对斜齿轮主从动轴的振动降幅最高可以达到59.61%;同时,GISFD可以抑制斜齿轮啮合频率及其2倍频处的振动,振动降幅最高可以达到85.71%;GISFD对磨损斜齿轮也有较好的振动抑制效果,主动轴水平方向振动降幅在1200 r/min时可以达到83.99%。

考虑到齿轮箱箱体结构的复杂性,使用单点激励-多点响应模态识别技术对其前6阶模态进行识别,模态置信度即模态识别精度高。以试验获得的齿轮箱箱体前6阶模态为指标,提出了兼顾计算精度和计算效率的模态有限元计算方法;使用拓扑优化方法对齿轮箱箱体结构进行优化设计,优化后齿轮箱箱体在不同固有频率处的变形均得到了减小。研究为齿轮箱箱体结构优化设计提供了新思路。

开发设计了一种新型整体式阻尼齿轮(Integral Damping Gear,IDG),研究IDG不同阻尼液黏度对齿轮传动系统减振降噪特性的影响规律。建立了IDG减振力学模型,分析了IDG控制齿轮系统振动的有效性;搭建一级直齿圆柱齿轮传动系统试验台,对普通圆柱直齿轮系统和不同阻尼液黏度的IDG系统支承处的振动进行了对比。结果表明,IDG能够有效控制齿轮传动轴系的振动;在本试验所用的阻尼液黏度范围内,随着IDG所用阻尼液黏度的增大,齿轮轴系的振动逐渐减小,最大黏度下的IDG平均减振幅度大于50%;同时,IDG能够有效降低齿轮系统的噪声,最大黏度下能够降低7.6 dB(A)的噪声,进一步说明IDG具有优良的减振降噪特性,可保证齿轮传动系统的平稳运行。研究为齿轮系统的减振降噪提供了一种新思路。

针对化工行业中透平机械运行过程中梳齿及蜂窝密封存在的偏心问题,本文搭建了高速旋转密封试验装置,通过试验真实还原化工行业高速旋转机械不同密封径向偏心和角向偏心工况,开展了不同径向与角向偏心状态下的不同结构密封的泄漏特性试验研究,揭示了偏心下梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封的封严机理,为化工透平机械的梳齿密封与蜂窝密封的设计与优化提供理论支撑。本文主要对比了梳齿密封、蜂窝密封及蜂窝-梳齿组合密封在径向偏心与角向偏心工况下的泄漏特性。主要结果表明:蜂窝-梳齿结构在所有测试条件下泄漏率最大,但其对偏心的敏感程度最低,受偏心的影响程度最小;蜂窝-光轴结构在所有测试条件下泄漏率最小,可以有效阻碍气体流动;梳齿-光轴结构在所有测试条件下对偏心的敏感程度最高,受偏心的影响程度最大,体现出显著...

利用磁流变液阻尼器,实现对单跨转子系统振动的主动控制。设计并研制了一种新型剪切式磁流变液阻尼器,开发了一套基于LABVIEW的单跨转子振动实时闭环控制系统,可根据转子转速或振动幅值在线动态调节加到磁流变液阻尼器的控制电流,实现减振。针对传统开关控制,提出了两种控制方法(基于转速的分段控制和基于振动幅值反馈的闭环控制)并进行实验对比研究。实验结果表明:磁流变液阻尼器对转子振动减振效果良好,临界转速区减振效果可达80%,非临界转速区减振效果可达30%。开关控制,不能实时动态调节控制电流。基于速度的分段控制,在转子无故障和干扰情况下,随转速变化可以在线动态调节控制电流抑制转子振动。基于振动幅值反馈的闭环控制,根据实时监测的振动幅值调节控制电流,实现转子振动的在线动态控制。

针对锥齿轮传动系统的减振降噪问题,提出了一种运用整体式挤压油膜阻尼器(IntegralSqueeze Film Damper, ISFD)解决锥齿轮振动的方法。搭建了锥齿轮传动系统实验台,对锥齿轮传动系统分别安装刚性支承和ISFD弹性阻尼支承后的振动特性做了对比研究。实验结果表明,ISFD弹性阻尼支承具有良好的阻尼减振性能,对宽频振动有明显的抑制效果,轴承座振动的加速度降幅在40%以上;对比不同转速下的锥齿轮传动系统振动情况,验证了ISFD弹性阻尼支承在较宽的变速范围内均有良好减振效果。

鉴于二甲基硅油较高的黏度及良好的热稳定性,考虑将其作为整体式挤压油膜阻尼器(Integral squeeze film damper,ISFD)的阻尼液,研究ISFD阻尼液黏度对齿轮轴系减振特性的影响规律。建立了ISFD弹性阻尼支承系统力学模型和齿轮传动有阻尼单自由度振动模型,证明了ISFD用于齿轮轴系减振的有效性。搭建一级直齿轮传动轴系实验台,对比了齿轮轴系分别安装刚性支承和不同阻尼液黏度ISFD弹性阻尼支承的振动。研究发现,以二甲基硅油作阻尼液的ISFD可以有效抑制齿轮轴系振动,且减振效果良好,降幅可达50%以上;在一定黏度范围内,随着ISFD阻尼液黏度的增加,齿轮轴系的振动降幅增大;以二甲基硅油作阻尼液的ISFD具有优良的阻尼减振性能,可以有效抑制大部分频率成分的振动,保证齿轮系统平稳工作。

针对影响系数法与模态平衡法对转子动平衡后控制过临界振动效果不同的问题,对双平面影响系数法与模态N平面全正交法的平衡机理进行了研究,对动平衡后平衡转速与各阶临界处振动影响规律进行了归纳。利用转子动力学软件DyRoBe S建立三级轮盘转子结构有限元模型,同时搭建刚性支承三级轮盘转子系统实验台进行了不同动平衡方法的过临界振动控制效果实验。研究结果表明:影响系数法所加配重只能降低平衡转速处的振动幅值,但会破坏其它转速时的平衡状态;模态全正交平衡法配重后,有效减小某一阶模态不平衡量同时不影响其它阶模态不平衡量,即大幅度降低了某一阶临界转速处的振动幅值,同时未对其它阶次临界处的振动幅值产生影响,不会破坏其它阶次动平衡后的效果。

为了深入研究水力机械内部的不稳定漩涡空化对出口压力的影响进行，应用CFD软件对一台螺旋离心泵进行了数值模拟计算，发现在一定工况下，螺旋离心泵内部由经过轮缘间隙的二次流所导致的漩涡涡核低压处会发生漩涡空化，并且该漩涡空化有一个初生-发展-分离的过程，并且发生该过程时螺旋离心泵扬程出现大幅下降，出口压力也有相应的不规则波动。

大型水泵机组、水轮发电机组中由于转子偏心导致的流体激振会增大转子的振动影响转子的安全运行。该文根据密封模型搭建了实验台研究了喷水、喷气等反旋流方法对密封间隙内的流体激振的影响对比了在不同情况下转轴振动幅值变化结果表明具有合适喷射位置和喷射流量的反旋流对密封间隙内的流体激振起抑制作用并初步得到抑制密封间隙内流体激振最佳喷射位置和喷射流量。通过数值模拟计算了在不同的喷射位置、不同喷射速度的反旋流对密封间隙内流场的影响在一定程度上解释了实验结论二者所得的规律统一为反旋流技术抑制流体激振在工程上应用提供有效的依据。