粘弹性减振器对直升机传动轴系动力学特性的影响研究

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减振降噪是直升机传动轴系的重要研究内容之一。含硅油的粘弹性减振器以其结构简单、性能稳定等特点,在直升机传动轴系中具有重要应用前景。因此,本文就粘弹性减振器的材料、刚度、阻尼及其对直升机传动轴系动力学特性的影响进行了研究。本文首先根据直升机传动轴系减振支承的结构研究其工作原理,选择了适合含硅油的粘弹性减振器的材料:外层是聚氨酯橡胶环,内部充满二甲基硅油。其次,根据粘弹性减振器的结构,建立了减振器刚度和阻尼模型。通过橡胶套筒的径向刚度公式分析了主要尺寸参数对橡胶刚度影响,由硅油的正割体积模量建立了硅油环的刚度模型,通过液体的内摩擦定律研究了硅油环的阻尼特性。分析了主要的尺寸参数和材料物理参数对减振器总刚度的影响。为了提高减振器的使用寿命和橡胶的弹性特征,对橡胶进行硫化处理将损耗因子降到最低。因此粘弹性减振主要由橡胶和硅油提供弹性,硅油提供粘性。最后,以Bernoulli-Euler梁为基础,考虑轴的转动惯量、剪切变形和陀螺力矩建立了直升机传动轴的自由振动微分方程,根据梁的弯矩和剪力公式推导了轴的传递矩阵。该模型计算准确,适用于单轴的动力学分析。通过传递矩阵法研究了粘弹性减振器刚度、阻尼和分布情况对超临界直升机水平传动轴系的临界转速、稳态不平衡响应和瞬态响应的影响。结果表明,粘弹性减振器减小了水平传动轴系一阶临界转速,降低了轴系中各元件的一阶共振峰值。因此,减振器不仅提高了传动轴系的安全裕度,还减小了轴系的一阶共振时的横向位移。
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