涡轮阻尼器的试验研究

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非线性电涡流惯质阻尼器力学性能仿真与试验

baser on the semi-theoreticef ang semi-6gmencoJ analysie ang three-6imensionaJ electromaaget-e finite-element
simulation analysie wae estaniiseen. Resulte stow that the donUJe amplificatioo of the igeeiaf mast ang the
非线性电涡流惯质阻尼器力学性能仿真与试验17312工作原理图1所示nemd上下连接端分别与结构内部对点阻尼器两端点之间对轴向运转导磁钢板和飞轮高速旋转运动同时和导体铜板随结构同步运动导磁钢板和飞高速旋转运生的转矩及导体铜板切割永组磁力生的电涡流阻尼力矩传动系统步放大轴向力和电涡流阻尼九忽略nemd内部相对较摩擦力nemd总轴向力可表示fyfpfc1式中fp与fc分别表示nemd的惯性力与电涡流阻尼力
enuivvlent endy-cerrent damping ceefficient of the NEMD wae realizen , which sianificontty improven the eneroy
dissindtion efficiegce of the ECD. As the axiat vlocity of the NEMD increesen , c(gnspongmg endy-cerrent
汪志昊9,田文文1王浩2,( 辉9,梁瑞军2,陈政清6
(0河南省生态建材工程国际联合实验室(华北水利水电大学)，郑州455045； 2.混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室(东南大学)，南京210096； 3.风工程与桥梁工程湖南省重点实验室(湖南大学)，长沙510002)

一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置及方法[发明专利]

专利名称：一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置及方法专利类型：发明专利
发明人：王波,汪正兴,侍刚,吴美艳,柴小鹏,尹琪,盛能军,刘鹏飞,伊建军,荆国强,马长飞,王翔
申请号：CN201510579913.8
申请日：20150910
公开号：CN105092236A
公开日：
20151125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种测试电涡流阻尼器旋转阻尼系数的装置及方法，涉及斜拉索振动控制技术领域。

该装置的测试仪支架的顶部固定有用于测试旋转扭矩和转速的测试仪，电机支架的顶部固定有电机和减速机，电机与减速机通过驱动芯轴连接；测试仪的中心水平设置有测试仪芯轴，测试仪芯轴的一端通过第一联轴器与驱动芯轴连接，另一端通过第二联轴器连接有阻尼轴；阻尼轴的外部套有两个固定于阻尼轴的定位挡圈和一个无线应变测试仪，无线应变测试仪连接有至少三套三向应变片，该三向应变片固定于阻尼轴的外表面，并沿阻尼轴周向均匀分布。

本发明不但结构简单，易于操作；而且测试精度高。

申请人：中铁大桥科学研究院有限公司,中铁大桥局集团有限公司
地址：430034 湖北省武汉市桥口区建设大道103号
国籍：CN
代理机构：北京捷诚信通专利事务所(普通合伙)
代理人：王卫东
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故障转子挤压油膜阻尼器减振特性实验

% A =* 剧" 以至于引起转子失稳 ) ' 支座! 机匣和轴承等
$ 实验器及其系统介绍
实验器主要由驱动系统 % 电机和变频器 & ! 转子 ! 弹性支承 ! 挤压油膜阻尼器和润滑系统等组成 " 实物图见图 %"实验器总体结构图见图 #' 采用变频器控制高速电机 " 实验器可实现 $C$ $ $ $) 5 / *无级调速 ' 盘 ! 和盘 = 分别用于模拟压气机和涡轮盘 " 盘上可加减螺栓改变转子系统的不平衡量 ( 挤压油膜阻尼器位于具有弹性支承的一端 ( 润滑系统可对挤压油膜阻尼器的供油压力和流量参数进行调节 ' 测试系统为西北工业大学所研制的 K L2M C % $ $ 发动机转子高速动平衡与状态监测系统 ' 传感器主要包括光电传感器 % 德国 I < N 3 * < @" O A & ! 振动位移传感器 % 德国 I ! 振动 B > < N 3 * < @" P : A $ B "& 速度传感器 % 美国 M6Q". & ' 电阻应变计为 I A $ B $ 中航工业电测仪器股份有限公司制造的 M R % # $ A $ " LL 型号的电阻应变计 '
关键词挤压油膜阻尼器 (碰摩 (不对中 (转子 (减振特性中图分类号 . # ! %9 C
引言
转静碰摩故障是航空发动机的典型故障之一' 为追求高推重比和低油耗 " 转! 静子之间的间隙设计得越来越小 % 尤其是涡轮间隙 & " 由此增大了碰摩故障发生的可能性 ' 碰摩一旦发生 " 将使转子振动加

转子系统径向电涡流阻尼器_祝长生

间的间隙、内环半径、内环偏心量、线圈匝数、线圈电流或
电压等参数的函数 ;r 为径向电涡流阻尼器在偏心方向上
的速度。
对于一个设计好的电涡流阻尼器来讲 , 线圈
匝数和阻尼器的几何参数是不变的 , 所以通过调
整阻尼器线圈上的电流或电压就可以改变电涡流
阻尼器的阻尼力。
(2) 如果阻尼器的内外环均为磁性材料 , 当
转子系统径向电涡流阻尼器 ——— 祝长生
转子系统径向电涡流阻尼器
祝长生
浙江大学 , 杭州 , 310027
摘要 :基于电涡流原理提出了一种新型的转子系统径向电涡流阻尼器 , 分析了这种阻尼器的结构和动力模型 , 并在不同磁场强度条件下测量、研究了径向电涡流阻尼器所支撑的柔性转子系统在非旋转状态下的传递函数、在恒定转速下的运动轨道 , 以及在慢加速运行过程中的不平衡响应。结果表明 :这种新型的径向电涡流阻尼器不仅具有结构简单、无需工作介质、无机械接触等特点 , 而且还可以对其动力特性进行控制 , 能够显著地减小转子系统的振动。
由于电涡流阻尼器具有无需流体介质、无机
收稿日期 :2006 — 08 — 09 基金项目 :国家自然科学基金资助项目(10472101);航空科学基金资助项目(02C24007 , 05C24005);浙江省自然科学基金资助项目( R104129)
械接触、动力特性可控、适用范围广等优点 , 如果采用合理的结构来消除由旋转引起的不稳定问题 , 电涡流阻尼器就可以成为一种具有良好动力特性的阻尼器。基于此 , 笔者提出了一种新型径向电涡流阻尼器结构[ 8] 。本文研究了这种新型径向电涡流阻尼器所支撑的转子系统的动力特性。

涡轮增压器性能测试与分析

涡轮增压器性能测试与分析引言涡轮增压器作为一种常见的汽车动力系统改进方案，在现代汽车工业中扮演着重要的角色。

为了确保涡轮增压器的优良性能和可靠性，对其进行性能测试和分析是至关重要的。

本文将围绕这一主题展开讨论。

1. 涡轮增压器的工作原理涡轮增压器通过利用废气能量来提高发动机进气量和燃烧效率。

其工作原理简单来说，即通过排气流量推动涡轮叶片转动，进而带动压气机叶片，增加进气量。

然而，涡轮增压器的性能受多种因素影响，包括涡轮几何结构、叶片材料、涡轮转速和进气温度等。

2. 涡轮增压器性能测试方法为了全面了解涡轮增压器的性能，科学有效的测试方法是必需的。

目前，常见的涡轮增压器性能测试方法主要包括雷诺数测试、静态特性测试和动态特性测试等。

2.1 雷诺数测试雷诺数是涡轮增压器性能测试中的一个重要参数。

通过改变进气温度、进气流量和转速等变量，测量涡轮增压器在不同工况下的雷诺数，可以判断其性能是否处于理想工作范围内。

2.2 静态特性测试静态特性测试是评估涡轮增压器性能的基本方法之一。

通过给涡轮增压器提供一定的驱动力，测量其在不同工况下的进气压力和排气温度等参数，可以得出其压力比和效率等性能指标。

2.3 动态特性测试动态特性测试是评估涡轮增压器动态响应能力的关键方法。

通过在不同工况下对涡轮增压器的加速和减速过程进行测试，可以获取其响应时间、转速上升速度和预旋转等参数，进而评估其性能稳定性和可靠性。

3. 涡轮增压器性能分析在进行涡轮增压器性能测试后，需要对测试结果进行综合分析，以获得关于其工作状态和效率的进一步认识。

下面介绍几种常见的性能分析方法。

3.1 热力学分析利用流体力学和热力学原理，可以通过分析进气和排气参数的变化规律，计算出涡轮增压器的压缩比、负荷特性和效率等重要性能指标。

热力学分析可以帮助工程师完善涡轮增压器设计，并提供改进方案。

3.2 动力学分析涡轮增压器的动力学响应是其关键性能之一。

通过建立合适的数学模型，对涡轮增压器的加速、减速和转速调节等过程进行仿真分析，可以评估其动力学性能和稳定性，为优化设计提供依据。

涡轮增压模拟实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本次实验旨在通过模拟涡轮增压系统的工作原理，了解涡轮增压技术对内燃机性能的影响，掌握涡轮增压系统的主要组成部分及其工作过程，并分析涡轮增压系统的优缺点。

二、实验原理涡轮增压系统是一种利用发动机排气能量来驱动涡轮增压器，从而增加进气量的技术。

当发动机工作时，排出的废气会进入涡轮增压器，推动涡轮旋转，进而带动同轴的叶轮，增加进气量，提高发动机的功率和扭矩。

三、实验设备1. 涡轮增压器模拟实验装置2. 发动机测试台3. 数据采集系统4. 控制系统5. 计时器6. 温度计7. 压力计四、实验步骤1. 系统安装与调试：将涡轮增压器模拟实验装置安装在发动机测试台上，确保所有连接正确无误。

启动发动机，调整控制系统，使发动机运行在稳定状态。

2. 实验数据采集：启动数据采集系统，记录发动机在不同工况下的进气压力、排气压力、转速、扭矩等数据。

3. 实验方案实施：a. 将涡轮增压系统关闭，记录发动机在不进行涡轮增压时的进气压力、排气压力、转速、扭矩等数据。

b. 打开涡轮增压系统，记录发动机在涡轮增压状态下的进气压力、排气压力、转速、扭矩等数据。

4. 数据对比与分析：将涡轮增压关闭和开启时的数据进行分析对比，观察涡轮增压对发动机性能的影响。

5. 实验结果整理与报告撰写：整理实验数据，分析实验结果，撰写实验报告。

五、实验结果与分析1. 涡轮增压对进气压力的影响：实验结果显示，在相同转速下，涡轮增压状态下的进气压力明显高于关闭涡轮增压状态。

这说明涡轮增压能够显著提高进气压力，增加进气量。

2. 涡轮增压对排气压力的影响：实验结果显示，涡轮增压状态下的排气压力略有下降。

这是由于涡轮增压器的工作原理所致，涡轮增压器利用发动机排气能量来驱动涡轮旋转，从而降低排气压力。

3. 涡轮增压对转速的影响：实验结果显示，在相同负荷下，涡轮增压状态下的转速略高于关闭涡轮增压状态。

这是由于涡轮增压能够提高进气量，使发动机在相同负荷下达到更高的转速。

圆筒式粘弹性阻尼器的试验研究及工程应用

毅。吴曙光程文滚，，
２０９；．１０６２盐城市土木建筑学会，盐城
２０３；．陵学院土木系，陵１０７４铜铜
２４０；２０５
２４０）４００
３南京林业大学土木工程学院，京．南
摘要：开发研制了圆筒式粘弹性阻尼器，从振动控制的角度出发，通过试验，探讨了其力学性能随环境温度、激
维普资讯
振
动
与
冲
击
第２６卷第１２期
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＨＯＣＩＳＫ
圆筒式粘弹性阻尼器的试验研究及工程应用
常业军，苏
（．１东南大学土木工程学院，南京
式粘弹性阻尼器的减震设计方法，并给出了地震反应计算方法和验工况．
对试件在不同环境温度、振频率、切应变幅值激剪及滞回圈数下进行了试验研究，具体工况见表２。
１３试验装置．
试验是在东南大学结构与材料试验中心的拟动力
振频率的提高，弹性阻尼器的表观的储存剪切模量粘
当输入的剪切应变幅值超过２％时，０可观察到２３１０型粘弹性材料的剪切变形，随着剪切应变幅值的增加变形越明显；卸载后，切变形基本消失，余变形不明显。剪残对计算机采集到的数据进行整理分析，将各种条件下的力一切变形滞回曲线绘制出来，算机得出的滞回曲剪计线与 — Ｙ记录仪记录到的滞回环一致，本上为椭圆基形，明阻尼器具有较强的消能能力，图２示。表如从图２可以得到：同一激振频率下，环境温度由ｌ５ ℃升至３５℃ ，回环饱满程度在减小，明消能能力在滞表下降；同一环境温度下，随着激振频率的提高，回环饱滞满程度在增加，明消能能力在增强；表随着剪切应变幅值的增大，长轴的斜率有减小的趋势，但不明显；随着滞回圈数的增加，长轴的斜率有所减小，消能能力没有明显的变化，明其具有很好的疲劳稳定Ｉ表生。

井下涡轮发电机轴系减振阻尼器设计与分析

井下涡轮发电机轴系减振阻尼器设计与分析
姚本春;张仕民;谈建平;张金泽;田朕;范进朝
【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(48)2
【摘要】提出一种新型阻尼器以减小基础激励下发电机的轴承力,该阻尼器由周向油膜的挤压效应与端面节流流道的节流效应协同产生阻尼,端面节流流道采用特斯拉阀结构,具有一定单向导通性,既可产生正向阻尼,又可减小油液反流阻力,缓解油膜空化问题;采用内置密封储油腔,整体结构紧凑。

对阻尼器结构进行设计,采用数值方法研究阻尼特性及减振性能。

结果表明:阻尼系数总体上具有一定非线性,但在低速低频区具有良好的线性度;阻尼器显著减小基础摆动产生的惯性载荷,与未安装阻尼器的对照组相比,径向轴承力下降至53.51%,支撑刚性下降至0.038倍,轴系径向振动位移和速度增长至14.63倍,但二者之积仍小于1,说明支撑刚性下降导致的轴系振动位移增长趋势被抑制,轴系得以有效减振。

【总页数】8页(P186-193)
【作者】姚本春;张仕民;谈建平;张金泽;田朕;范进朝
【作者单位】中国石油大学(北京)机械与储运工程学院;中国石油大学(北京)克拉玛依校区工学院;中国石油集团工程技术研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE921
【相关文献】
1.从动轴粘滞阻尼器安装对齿轮轴系减振的实验研究
2.汽轮发电机组轴系磁阻尼器抑振方案优选计算分析
3.风力发电机组液态阻尼器减振设计研究
4.基于粒子阻尼器的船舶推进轴系减振研究
5.纵向阻尼器在长轴系船舶中的轴系减振应用
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带冠涡轮叶片干摩擦阻尼减振试验研究

ＥｘｅｉｅｆＤｒｉｔｏｍｐｎｇＥｆｅｔｏｈｒｕｄｄＴｕｒｉａｅｐｒｍｎｔｏｙＦｒｃｉｎＤａｉｆｃｆＳｏｅｂｎｅＢｌｄ
ＬｉＩＤ，ＨＯＮＧｉ．ＣＮＬ —ｕＪｅＨＥｕｌ
轮叶片试验系统．不同接触紧度、同接触角度的真实带冠涡轮叶片的振动响应进行了测试。通过试验分析了叶冠对不振动特性和减振效果的影响规律，果表明：冠涡轮叶片出现了明显接结带
第２ｌ卷第４期
２２
燃气涡轮试验与研究
ＧｓＴｕｂｎｘｅｉｎｎｓａｃａｒｉｅＥｐｒｍｅｔｄＲｅｅｒｈａ
Ｖｏ．１Ｎｏ４１．．２Ｎｏ．０８ｖ，０２
２００８年１１月
摘
要：为验证某型真实带冠涡轮叶片叶冠干摩擦阻尼减振效果，文建立了可实现正压力连续调节的非旋转状态涡本
ｌａｉｇｓｈｍｅｃｎａｈｅｅｃｎｉｕｕｄｕｔｅｔｆｏｔｃｎｒｓｕｅＵｉｇｔｉｔｓｎｙｔｔｅｏｄｎｃｅａｃｉｏｔｏｓａｊｓｎｏｎａｔｇｐｅｓｒ．ｓｓｅｔｇｓｓｍ，ｈｖｎｍｃｉｎｈｉｅ
ｖｂａｉｎｒｓｏｓｓｏｅｓｒｕｅｕｂｎｌｄｔｉｅｅｔｍｏｎｉｇｔｈｎｓｎｒｓｕｅａｇｅｉｒｔｅｐｎｅｆｔｈｏｄｄｔｒｉｅｂａｅｗｉｄｆｒｎｕｔｉｔｅｓａｄｐｅｓｒｎｌｓｏｈｈｆｎｇａｅｍｅｓｒｄｔｒｔｓｉｇｈｆｃｓｏｈａｉｇｆｃｏｓｕｈａｕｔｇｔｈｎｓｎｒｓｕｅｒａｕｅ．Ａｆｅｔ，ｔｅｅｆｔｆｔｅｄｍｐｎａｔｒ，ｓｃｓｍｏｎｉｉｔｅｓａｄｐｅｓｒｅｎｅｎｇａｇｅａｅａａｙｅｃｏｄｎｈｅｔｄｔ．Ｔｅｒｓｌｈｗｔａｅｓｒｕｅｌｄａｎｏｖｏｓｎｌ，ｒｎｌｚｄａｃｒｉｇｔｔｅｔｓａａｏｈｅｕｔｓｏｈｔｈｈｏｄｄｂａｅｈｓａｂｉｕｓｔｎｎｉｅｒｐｅｏｎｎＴｅｅｉａｍｏｔｅｃｌｎｕｔｇｔｈｎｓｏｍａｅｔｅｂｓｅｆｃｆｅｕｔｎｏｌａｈｎｍｅｏ．ｈｒｓｓｘｅｌｔｍｏｎｉｉｔｅｓｔｋｈｅｔｆｔｄｃｉｎｅｎｇｅｏｒｏｖｂａｉｎｏｅｒａｈｏｄｄｔｒｉｅｂａｅＴｅｒｓｌｌｏｉｄｃｔｈｔｔｅｓｌｃｉｎｏｒｓｕｅａｇｅｉｒｔｆｈｅｌｓｒｕｅｕｂｎｌｄ．ｈｅｕｔａｓｎｉａｅｔａｈｅｅｔｆｐｅｓｒｎｌｏｔｓｏｓｏｌｅｃｎｉｅｅａｅｕｌｎｔｅｃｐｃｔｆｏｓｍｉｇｔｅｖｂａｉｎｅｅｇｆｔｅｓｏｌｅｓａｄｔｅｈｕｄｂｏｓｄｒｄｃｒｆｌｏａａｉｏｎｕｎｈｉｒｔｎｒｙｏｈｕｄｒｎｙｈｙｃｏｈｈｓｅｄｎｓｆｔｅｒｓｎｎｅｆｑｅｃｆｈｈｏｄｄｔｒｉｅｂａｅｔａｉｅｓｏｅｏａｃｒｕｎｙｏｅｓｒｕｅｕｂｎｌｄ．ｈｅｔＫｅｒｓｎｎｉｅｒｖｂａｉｎ；ｒｒｃｉｎｄｍｐｎ；ｕｔｇｔｈｎｓ；ｒｓｕｅａｇｅｙｗｏｄ：ｏｌａｉｒｔｎｏｄｆｉｔａｉｇｍｏｎｉｇｔｅｓｐｅｓｒｎｌｙｏｎｉ

永磁式电涡流调谐质量阻尼器的研制与性能试验_汪志昊

永磁式电涡流阻尼构件主要有两部分组成，即导体板、永磁体。理论上讲，同等条件下，导体板的导电性越好，产生的电涡流阻尼就会越大。因此，本文选取具有较高导电系数、价格相对适中的紫铜作为导体板材料，且铜板厚度δ 取５ｍｍ。
摘要：为了克服传统的调谐质量阻尼器（ＴＭＤ）阻尼单元存在的易漏油等耐久性问题，研制了一种基于电涡流阻尼耗能的竖向ＴＭＤ装置。其特点在于：电涡流阻尼无需与结构接触，没有任何摩擦；产生磁场的元件为永磁体，无需外界供电；所有构件都由金属材料制成，不存在老化等现象。此外，通过调整永磁体与导体板的距离，很容易实现ＴＭＤ阻尼参数的后期调节，且不会影响ＴＭＤ刚度参数。理论与试验结果研究表明，研制的新型ＴＭＤ具有优良的阻尼特性，而且当磁场间隙较小时电涡流阻尼理论预测值与试验结果吻合较好。
（１）
式中 σ表示导体的导电系数，δ 与Ｓ分别表示导体
的厚度与表面积。参照图２的磁场分布结果，若Ｂｚ取为０．２Ｔ，对应目标阻尼系数１．０２～１．０８ｋＮｓ／
ｍ，则永磁体磁化表面积为０．０８６～０．０９１ｍ２；若Ｂｚ取为０．３Ｔ，磁化面积为０．０３８～０．０４０ｍ２。出于保
由文献［１３］可知，电涡流阻尼的大小与导体板内外的主磁感应强度的平方成正比，而磁场强度的大小又与永磁体磁性的强弱及磁路的设计密切有关。钕铁硼（ＮｄＦｅＢ）是目前发现的商品化性能最高的磁铁，被人们称为磁王，拥有极高的磁性能，其最大磁能积比常用的铁氧永磁体高１０倍以上。而且，ＮｄＦｅＢ具有接近线性的退磁曲线，良好的机械加工性能，工作温度最高可达２００°Ｃ［１４］。试验采用性价比较高的Ｎ３５牌号ＮｄＦｅＢ矩形永磁体，由宁波某稀土公司生产。其主要参数有：剩磁感应强度１．２Ｔ；矫顽力与内禀矫顽力分别为８．７×１０５Ａｍ－１，９．６×１０５Ａｍ－１；最大磁能积为２．８×１０５Ｊｍ－３；长（ａ）、宽（ｂ）与高（ｈ）分别为１０，１０与５ｃｍ，其中高度方向（Ｚ向）为永磁体的充磁方向，坐标系如图１所示。永磁体型号与形状选定后，接下来就是要估算永磁体的块数。

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第33卷　第1期吉林大学学报(工学版)　Vol.33　No.1 2003年1月Journal of Jilin University(Engineering and Technology Edition)　Jan.2003文章编号:1671-5497(2003)01-0064-05涡轮阻尼器的试验研究李　悦1,周儒荣2,周同礼1(1.南京航空航天大学无人驾驶飞机研究院,江苏南京　210016;21南京航空航天大学机电学院,江苏南京　210016)摘　要:为满足某型无人驾驶飞机液压弹射系统和拦阻网回收系统的研制需求,在理论分析的基础上采用具有不同结构尺寸和不同液体介质的涡轮阻尼器样件进行阻尼力矩系数的测量试验。

研究结果表明,结构尺寸、液体介质密度确定的阻尼器的阻尼力矩系数接近一常数,阻尼力矩基本上与阻尼器的转子转速的平方成正比;阻尼器的结构尺寸、液体介质密度是影响阻尼力矩系数的决定因素。

此研究结果为涡轮阻尼器的具体结构设计提供了可靠的依据。

关键词:涡轮阻尼器;转子;阻尼力矩系数;无人驾驶飞机中图分类号:TH137;V279 文献标识码:AExpeimental R esearch on Turbine DamperL I Y ue1,ZHO U R u2rong2,ZHO U Tong2li1(1.Research Institute of Pilotless A ircraf t,N anjing U niversity of Aeronautics and Ast ronautics,N anjing210016,China;2.College of Mechanical and Elect rical Engineering,N anjing U niversity of Aeronautics and Ast ronautics,N anjing210016, China)Abstract:To meet development of hydraulic launch system and arresting recovery system of pilotless air2 craft,turbine damper prototypes with different sizes and different liquid mediums have been tested to mea2 sure their damping moment modulus.Results show that damping moment modulus of damper with given size and liquid medium is almost constant and basically in direct proportion to square of rotor speed.Struc2 ture size and liquid medium density are decisive factors affecting damping moment modulus.The research project has laid the foundation of damper design.K ey w ords:turbine damper;rotor;damp moment modulus;pilotless aircraft美国的44B22E飞机拦阻装置[1]和我国的L Z2Ⅲ型飞机拦阻设备[2]均采用涡轮阻尼器作为制动装置吸收飞机着陆后的动能。

相对液压阻尼器[3,4]、盘式冷气刹车系统[5]、液力制动器[6]等制动装置来说,涡轮阻尼器具有结构简单、无需复杂控制系统和易于维护等优点。

在某型无人驾驶飞机(以下简称无人机)系统中,采用涡轮阻尼器作为制动装置吸收无人机弹射运动载体的动能和无人机着陆滑行入拦阻网后的动能。

本文针对涡轮阻尼器的阻尼力矩进行试验研究,为阻尼器的具体结构设计提供依据,以满足某型无人机液压弹射系统和拦阻网回收系统的研制需求。

收稿日期:2002206201作者简介:李悦(1973-),女,江西大余人,南京航空航天大学助理研究员,硕士。

1　涡轮阻尼器的理论分析111　涡轮阻尼器构造涡轮阻尼器的构造简图如图1所示。

转轴和转盘、转子之间为固定联接,转子上镶有若干个梯形叶片;定子在阻尼器中是固定不动的部件,由壳体和镶在壳体内的若干个梯形叶片组成;刹车带由内向外缠绕在转盘上,其作用是把物体的动能传递给阻尼器。

液体介质被密封在转子和定子之间。

112　工作原理在阻尼器工作过程中,高速运动的物体拖动刹车带以驱动转子高速旋转,转子的叶片搅拌阻尼器内腔中静止的液体,产生作用于转子叶片表面的阻尼力,从而形成阻止转子和转轴持续转动的阻尼力矩,以阻止刹车带随物体向前运动从转盘上旋出,最终使物体减速。

物体的动能最终全部转换为液体介质的内能,表现为液体介质的温度升高,能量转换形式与液力制动器[6]相同。

图1　涡轮阻尼器构造简图Fig.1　Structure of turbin damper 图2　转子的单个叶片Fig.2　Single blade of rotor113　阻尼力矩分析考虑到转子叶片的流体阻力,转子的工作状态类似于平直叶片桨式搅拌器[7],可从转动叶片的动压来考虑阻尼力矩。

转子的一个叶片如图2所示,在叶片上任取一个与液体的相对速度为v i 的受力单元面积ΔS i (径向长度为Δx i ,轴向长度为Δy i ),作用在ΔS i 上的动压理论上为ρv 2i /2(ρ为液体介质的密度),考虑流体阻力系数C d ,则作用于此单元的流体阻力F i 等于动压与单元面积ΔS i 的乘积:F i =C d ・ρv 2i ・ΔS i /2ΔS i =Δx i Δy i ,　v i =ωx i ,　ω=2πn/60则单元面积ΔS i 上的流体阻力所产生的阻尼力矩M i 为:M i =F i (x i +R 0)在多个转子叶片的受力面区域A B CD (如图2)对阻尼力矩M i 积分,则转子以转速n 匀速转动时的阻尼力矩为:M a =1900π2z ρC d 18(b -a )R 0(R 1-R 0)+b -a +1(R 41-R 40)-b -a 10(R 1-R 0)(R 51-R 50)n 2(1)令A =18(b -a )R 0(R 1-R 0)+b -a +1,　B =b -a 10(R 1-R 0)(2)则K =1900π2z ρC d [A (R 41-R 40)-B (R 51-R 50)](3)M a =Kn 2(4)式中x i 为液体介质作用于单元面积ΔS i 的力臂,m ;ω为转子角速度,rad/s ;n 为转子转速,r/min ;R 0为转轴半径,m ;R 1为转子半径,m ;a 为转子叶片外缘高度,m ;b 为转子叶片内缘高度,m ;ρ为液体介56第1期李　悦等:涡轮阻尼器的试验研究质密度,kg/m 3;C d 为流体阻力系数;K 为阻尼力矩系数;z 为转子上叶片总数;M a 为阻尼力矩,N ・m 。

式(1)～(4)表明:阻尼力矩M a 与转子转速n 的平方成正比;阻尼力矩系数K 与液体介质密度ρ成正比,K 的大小由转子的半径和叶片的几何尺寸决定。

由此可见,转子转速、液体介质的性质和阻尼器的结构尺寸是影响阻尼力矩大小的决定因素。

2　试验方法211　试验件设计试验研究在理论分析的基础上进行,通过改变定子叶片与转子叶片之间的轴向间隙,采用转子和定子的多种尺寸组合的阻尼器试验件和不同的液体介质来进行试验,通过测量阻尼力矩,得出阻尼器结构尺寸及液体介质密度对K 值的影响规律。

试验件分别由L 型、M 型、S 型的转子和定子组合而成,3种型号的转子半径R 1和定子半径R 2分别为:L 型,R 1=0.12m ,R 2=0.19m ;M 型,R 1=0.11m ,R 2=0.16m ;S 型,R 1=0.095m ,R 2=0.13m 。

试验中,把3种型号的转子和定子相互交换,就可以装配成不同结构的试验件;另外,采用不同厚度的垫片调整定子和转子的轴向相对位置,从而改变定子叶片与转子叶片之间的轴向间隙。

为了解液体介质密度对阻尼力矩的影响,分别用水和YH 210航空液压油作为液体介质进行试验。

图3～8为定子叶片与转子叶片之间的轴向间隙以及定子和转子的半径变化对K 值的影响。

需要说明的是:图3～8中所示的“×-×-×”的含义为:第1项表示转子的型号,第2项表示定子的型号,第3项表示定子叶片与转子叶片之间的轴向间隙δ(mm ),例如图5中的“M 2L 21”表示:转子的型号为M ,定子的型号为L ,定子叶片与转子叶片之间的轴向间隙δ为1mm 。

图3　L 2L 组合时,3种δ值对应的K 值Fig .3　K values corresponding to three δvalues of the L 2L configuration 图4　M 2M 组合时,3种δ值对应的K 值Fig.4　K values correspondingto three δvalues of the M 2M configuration图5　L 型定子搭配3种型号转子对应的K 值Fig.5　K values when L type stator is separatelyassembled with three types of rotors 图6　M 型定子搭配3种型号转子对应的K 值Fig .6　K values when M type stator is separately assembled with three types of rotors66吉林大学学报(工学版)第33卷图7　L 型定子搭配3种型号定子对应的K 值Fig .7　K values when L type rotor is separatelyassembled with three types of stators 图8　M 型定子搭配3种型号定子对应的K 值Fig .8　K values when M type rotor is separately assembled with three types of stators212　试验装置图9　试验装置Fig.9　Test device试验装置由调速电机、拉压力传感器、阻尼器组成,见图9。

调速电机最大转速为1200r/min ,用于驱动阻尼器转子按要求匀速旋转;拉压传感器用于测量转子和液体介质相对运动产生的力矩。