本发明涉及动力学,具体涉及一种非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法及装置。
背景技术:
1、挤压油膜阻尼器是一种用于减振和阻尼的装置,其一般包括一个旋转部件和一个固定部件,两者之间往往通过一层油膜隔开,利用油膜的挤压效应来消耗机械系统中的振动能量,具有较好的减振效果,因此,被广泛应用于航空发动机等高速旋转机械中。
2、实际使用的挤压油膜阻尼器结构有两种典型形式:一种是带有定心弹性支承的同心型挤压油膜阻尼器,其在稳态工作时,轴颈会做圆进动。另一种是不带定心弹性支承的非同心型挤压油膜阻尼器,其在转子的非平衡力作用下,轴颈会做圆进动。相较于同心型挤压油膜阻尼器,非同心型挤压油膜阻尼器在初始状态既存在静偏心,当其运动时,油膜内环绕初始静偏心做圆进动运动,从而引发阻尼器产生异于同心型挤压油膜阻尼器运动时的进动偏心距和夹角。
3、而目前在设计挤压油膜阻尼器的过程中,设计人员往往是采用与同心型挤压油膜阻尼器相同的油膜力计算方法来计算非同心型挤压油膜阻尼器的油膜力,往往忽略了非同心型挤压油膜阻尼器运动时的进动偏心距和夹角,导致设计出来的非同心型挤压油膜阻尼器,与实际工程会存在一定的偏差。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明提供了一种非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法,以解决现有技术中计算出的非同心型挤压油膜阻尼器油膜力不准确的问题。
2、第一方面,本发明提供了一种非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法,该方法包括:
3、确定短轴承理论下的非同心型挤压油膜阻尼器对应的非同心型雷诺方程;
4、基于非同心型雷诺方程,确定油膜压力分布函数;
5、确定非同心型挤压油膜阻尼器油膜力对轴颈的径向力与切向力;
6、基于油膜压力分布函数、径向力以及切向力,确定油膜径向力与油膜切向力。
7、在一种可选的实施方式中,确定短轴承理论下的非同心型挤压油膜阻尼器对应的非同心型雷诺方程,包括:
8、获取非同心型挤压油膜阻尼器的油膜环半径、油膜轴颈半径、轴颈涡动夹角、油膜厚度起始角、初始静偏心距以及进动偏心距;
9、根据轴颈涡动夹角、初始静偏心距以及进动偏心距,确定非同心型挤压油膜阻尼器的等效偏心距;
10、根据等效偏心距、油膜环半径、油膜轴颈半径,确定油膜厚度;
11、确定油膜厚度起始角相对动偏心连线间的相对夹角,相对夹角为油膜厚度起始角与偏心夹角之和;
12、基于油膜环半径、油膜厚度起始角、油膜厚度、相对夹角,确定同心型挤压油膜阻尼器对应的初始非同心型雷诺方程;
13、将初始非同心型雷诺方程进行简化,获得简化非同心型雷诺方程;
14、基于短轴承理论,将简化非同心型雷诺方程等效为短轴承理论下的非同心型挤压油膜阻尼器对应的非同心型雷诺方程。
15、在一种可选的实施方式中,基于非同心型雷诺方程,确定油膜压力分布函数,包括:
16、确定非同心型挤压油膜阻尼器的边界条件;
17、基于边界条件,对非同心型雷诺方程进行积分处理,获得油膜压力分布函数。
18、在一种可选的实施方式中,基于油膜压力分布函数、径向力以及切向力,确定油膜径向力与油膜切向力,包括:
19、基于油膜压力分布函数、径向力以及切向力,确定油膜力沿油膜径向的径向分力以及油膜力沿油膜切向的切向分力;
20、基于径向分力、切向分力,确定油膜径向力与油膜切向力。
21、在一种可选的实施方式中,非同心型挤压油膜阻尼器对应的雷诺方程为:
22、
23、短轴承理论下的非同心型挤压油膜阻尼器对应的非同心型雷诺方程为:
24、
25、其中,rb为油膜环半径、θ2为油膜厚度起始角、e2为进动偏心距、h为油膜厚度、p为油膜压力、z为坐标系中油膜的轴向位置坐标、μ为滑油动力黏度、ω为轴颈进动角速度、α为相对夹角。
26、在一种可选的实施方式中,半油膜下的油膜径向力为:
27、
28、半油膜下的油膜切向力为:
29、
30、其中,fr为油膜径向力、ft为油膜切向力、μ为滑油动力黏度、r为轴颈半径、l为阻尼器长度、c为油膜半径间隙、ε为偏心率、e2为进动偏心距、γ为偏心夹角、ω为轴颈进动角速度。
31、在一种可选的实施方式中,全油膜下的油膜径向力为:
32、
33、全油膜下的油膜切向力为:
34、
35、其中,fr为油膜径向力、ft为油膜切向力、μ为滑油动力黏度、r为轴颈半径、l为阻尼器长度、c为油膜半径间隙、ε为偏心率、e2为进动偏心距、γ为偏心夹角、ω为轴颈进动角速度。
36、第二方面,本发明提供了一种非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定装置,装置包括:
37、第一确定模块,用于确定短轴承理论下的非同心型挤压油膜阻尼器对应的非同心型雷诺方程;
38、第二确定模块,用于基于非同心型雷诺方程,确定油膜压力分布函数;
39、第三确定模块,用于确定非同心型挤压油膜阻尼器油膜力对轴颈的径向力与切向力;
40、第四确定模块,用于基于油膜压力分布函数、径向力以及切向力,确定油膜径向力与油膜切向力。
41、第三方面,本发明提供了一种计算机设备,包括:存储器和处理器,存储器和处理器之间互相通信连接,存储器中存储有计算机指令,处理器通过执行计算机指令,从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法。
42、第四方面,本发明提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机指令,计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法。
43、本发明具有以下有益效果:
44、本发明提供了一种基于短轴承理论的非同心型挤压油膜阻尼器油膜力计算方法,相较于同心型挤压油膜阻尼器,非同心型挤压油膜阻尼器初始状态存在静偏心,当其运动时,油膜内环绕初始静偏心做圆进动运动,从而引发阻尼器产生异于同心型挤压油膜阻尼器运动时的进动偏心距和偏心夹角,在此种运动特征下,结合阻尼器雷诺方程和雷诺边界条件,建立了非同心型挤压油膜阻尼器油膜力计算方法。本发明充分考虑了非同心型挤压油膜阻尼器引发的异于同心型挤压油膜阻尼器运动时的进动偏心距和偏心夹角,提高了确定出的非同心型挤压油膜阻尼器油膜力的准确性。
1.一种非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定短轴承理论下的非同心型挤压油膜阻尼器对应的非同心型雷诺方程,包括:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述非同心型雷诺方程,确定油膜压力分布函数,包括:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述基于所述油膜压力分布函数、所述径向力以及所述切向力,确定油膜径向力与油膜切向力,包括:
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述非同心型挤压油膜阻尼器对应的雷诺方程为:
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,半油膜下的所述油膜径向力为:
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,全油膜下的所述油膜径向力为:
8.一种非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定装置,其特征在于,所述装置包括:
9.一种计算机设备,其特征在于,包括:
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的非同心型挤压油膜阻尼器油膜力确定方法。