[發(fā)明專利]一種模塊化油膜阻尼測試裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711497590.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108303241B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張廣鵬;王佳麗;張璐;黃玉美
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王奇

1.一種模塊化油膜阻尼測試裝置，其特征在于：圓柱形的上試件從上向下套裝在套筒中，上試件與套筒接觸面保持間隙配合，在該間隙注有油液形成油膜，套筒通過外周的臺階法蘭支撐固定在底座上；上試件上端面軸心位置固定安裝有動態(tài)力傳感器，動態(tài)力傳感器向上固定連接有激振桿，在上試件上端面安裝有加速度計(jì)一；在套筒上端面設(shè)置有非接觸微位移傳感器和加速度計(jì)二；

所述的底座的內(nèi)臺階孔中套裝有下試件，下試件上端面與上試件下端面之間注入油液形成平面油膜。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化油膜阻尼測試裝置，其特征在于：所述的套筒上端面內(nèi)沿開有環(huán)形油槽，其中灌注有油液以保持對切向油膜持續(xù)供油；

所述的下試件上端面沿圓周開設(shè)有帶凸緣的環(huán)形油槽，其中灌注有油液以保持對法向油膜持續(xù)供油。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化油膜阻尼測試裝置，其特征在于：所述的上試件中產(chǎn)生切向油膜的圓柱面與其下端產(chǎn)生法向油膜的下端面保持垂直狀態(tài)。

4.一種模塊化油膜阻尼測試方法，利用權(quán)利要求3所述的模塊化油膜阻尼測試裝置，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施：

建立如下動力學(xué)方程式：

其中，f為外界激振力，通過動態(tài)力傳感器測得；f_τ為油膜切向阻尼力；m為上試件的質(zhì)量；為上試件的振動加速度；C_τ為油膜切向阻尼；為上試件與套筒之間的相對振動速度，簡稱油膜切向振動速度，

當(dāng)外界激振力f為簡諧力時(shí)，則令：

f_τ＝F_τcosωt (3)

其中，F(xiàn)_τ為油膜切向阻尼力的幅值；ω為激振頻率；t為時(shí)間變量；x_τ為上試件與套筒之間的相對振動位移，簡稱油膜切向振動位移；X_τ為油膜切向振動位移的幅值；為油膜切向振動位移x_τ與油膜切向阻尼力f_τ之間的相位差，

由式(4)得油膜切向振動速度

將式(3)、(4)、(5)帶入式(2)中，得油膜切向阻尼的計(jì)算式：

式(6)中，

其中，F(xiàn)為外界激振力f的幅值；

在式(6)、式(7)中，上試件的質(zhì)量m和激振頻率ω是已知的，通過加速度計(jì)一測得，外界激振力幅值F通過動態(tài)力傳感器測得；油膜切向振動位移的幅值X_τ通過非接觸微位移傳感器測得；相位差通過油膜切向阻尼力f_τ相對于外界激振力f的相位差及油膜切向振動位移x_τ相對于外界激振力f的相位差來求得，最終由式(6)計(jì)算出油膜切向阻尼的大小。

5.一種模塊化油膜阻尼測試方法，利用權(quán)利要求3所述的模塊化油膜阻尼測試裝置，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施：

建立如下動力學(xué)方程式：

其中，f為外界激振力；f_τ為油膜切向阻尼力；f_n為油膜法向阻尼力；C_n為油膜法向阻尼；為上試件與下試件之間的相對振動速度，簡稱油膜法向振動速度，

當(dāng)外界激振力f為簡諧力時(shí)，統(tǒng)一用油膜振動位移x表示，則得到如下表達(dá)式：

f_τ+f_n＝(F_n+F_τ)cosωt (10)

由式(11)得油膜振動速度

其中，F(xiàn)_τ、F_n分別為油膜切向與法向阻尼力幅值；ω為激振頻率；t為時(shí)間變量；X為油膜振動位移幅值；為油膜振動位移x與油膜阻尼力(f_n+f_τ)之間的相位差；

將式(2)、式(9)、式(12)帶入到式(10)中，得到油膜法向阻尼計(jì)算式：

式(13)中，

其中，F(xiàn)為外界激振力f的幅值；

在式(13)、式(14)中，上試件的質(zhì)量m和激振頻率ω是已知的，通過加速度計(jì)一測得，外界激振力幅值F通過動態(tài)力傳感器測得；油膜振動位移幅值X通過非接觸微位移傳感器測得；相位差通過油膜阻尼力(f_τ+f_n)相對于外界激振力f的相位差及油膜振動位移x相對于外界激振力f的相位差來求得，由式(13)計(jì)算出油膜法向阻尼的大小。