《轉靜子接觸面超聲減摩機制及套用研究》是依託東北大學，由姚紅良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：轉靜子接觸面超聲減摩機制及套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：姚紅良
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對目前渦輪類小型旋轉機械轉子系統經常發生轉靜子摩擦，從而造成破壞並影響系統穩定運行的問題，提出將超聲減摩機制套用於轉子系統的摩擦抑制，即通過超聲作用消除摩擦或減少轉靜子之間的摩擦力，提高該類旋轉機械轉子系統的運行穩定性。 項目將採用流體運動微分方程理論研究複雜邊界擠壓膜懸浮機理、結合摩擦和接觸理論研究超聲激勵下混合摩擦面減摩機理、基於非線性動力學理論研究超聲作用下轉子系統的振動特性和運行穩定性、運用最佳化方法研究超聲減摩轉子系統的參數最佳化匹配。 項目預期將闡明摩擦轉子系統中超聲懸浮和超聲振動減摩的作用機制，掌握超聲減摩轉子系統的非線性振動特性和時變運行穩定性規律，探明各種參數對超聲減摩作用的影響規律，獲得實現超聲減摩轉子系統穩定運行的參數匹配方法。 項目的研究可以為超聲減摩在小型旋轉機械摩擦抑制中的實際套用奠定理論基礎，對旋轉機械其他常見故障的控制和抑制也具有重要意義。
結題摘要
針對目前渦輪類小型旋轉機械轉子系統經常發生轉靜子摩擦，從而造成破壞並影響系統穩定運行的問題，提出將超聲減摩機制套用於轉子系統的摩擦抑制，提高該類旋轉機械轉子系統的運行穩定性。 項目研究了複雜邊界擠壓膜懸浮機理、混合摩擦面減摩機理，還研究超聲作用下轉子系統的振動特性和運行穩定性、研究超聲減摩轉子系統的參數最佳化匹配問題。主要結果如下： (1)超聲懸浮力可以用來抑制轉子系統不平衡振動；正常氣壓下，超聲懸浮力在牛頓級；隨著氣壓增大，懸浮力還能增大。懸浮間隙、超聲振幅、超聲頻率、徑向紋理表面粗糙度等對超聲懸浮力影響大。 (2)混合摩擦超聲軸承的承載能力遠大於懸浮時的承載能力，且平均摩擦因數要比材料摩擦因數小很多；摩擦因數隨著超聲振動頻率升高、超音波振幅增大而降低，但轉速對摩擦因數變化的影響較小。平均摩擦因數可以小於材料摩擦因數的50%。 (3)超聲減摩可以套用於摩擦故障轉子系統的振動抑制中，通過改變轉子系統的時域回響、熱傳遞量，進而改變系統的穩定區域。對於輕微的摩擦故障，可以消除其熱彎曲；對於嚴重的摩擦轉子系統，或者載荷較大的轉子系統，超聲作用只能在一定程度上防止和減少摩擦熱彎曲。 (4)根據研究結果，提出了超聲懸浮軸承和超聲減摩軸承的參數最佳化匹配方法和步驟。超聲懸浮軸承由三超聲振子組成，可以用來替代潤滑油或潤滑脂，實現超聲潤滑；超聲減摩軸承為全包容式徑向超聲擠壓軸承，可以用來控制轉子振動，提高其穩定性。 綜上，經過4年的研究，已經建立了轉子系統摩擦抑制的超聲減摩理論體系。項目的研究為超聲減摩在小型旋轉機械摩擦抑制中的實際套用奠定理論基礎，也對旋轉機械其他常見故障的控制和抑制具有參考意義。
