[發明專利]一種模塊化油膜阻尼測試裝置與方法

有效

• 申請號: 201711497590.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108303241B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 張廣鵬;王佳麗;張璐;黃玉美
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

本發明公開了一種模塊化油膜阻尼測試裝置，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力傳感器，動態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一；在套筒上端面設置有非接觸微位移傳感器和加速度計二。本發明還公開了一種模塊化油膜阻尼測試方法。本發明的裝置結構簡單、方法實施方便，對科學研究油膜阻尼機理和油膜阻尼器的推廣應用具有重要意義。

技術領域

本發明屬于結構動態特性測試技術領域，涉及一種模塊化油膜阻尼測試裝置，本發明還涉及一種模塊化油膜阻尼測試方法。

背景技術

當機械設備工作時往往會產生振動，振動對機械設備的工作精度、可靠性、使用壽命等會產生嚴重影響。結構系統中的阻尼，如油膜阻尼、摩擦阻尼、材料阻尼、粘彈性阻尼等將對機械結構中的振動具有良好的抑制作用，因此合理匹配阻尼對提升機械結構系統的抗振性和保障設備的工作穩定性具有重要意義。

油膜阻尼存在于兩個具有相對運動的結構件之間的油液中，當這兩個結構件做相對往復振動時即可產生油膜阻尼力，從而抑制這兩個結構件之間的振動。當這兩個結構件沿油膜的切向振動時所產生的阻尼稱為切向阻尼；當沿油膜法向振動時所產生的阻尼稱為法向阻尼。機械結構系統中，通常利用運動結合面之間形成的油膜來產生油膜阻尼，該方法簡便易行，阻尼效果好，在機械裝備中應用較為廣泛。

雖然油膜阻尼在工程中廣泛應用，但是對油膜阻尼器的設計依然靠經驗，油膜阻尼大小與油膜厚度、粘度、尺寸、振動頻率、振動幅值大小等存在什么樣的關系，目前從理論到實驗仍未有明確的說法，從而使油膜阻尼器的合理設計缺乏有效的科學指導，影響油膜阻尼器有效開發和應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種模塊化油膜阻尼測試裝置，解決目前缺乏有效的油膜阻尼測試方法與裝置的問題，突破經驗設計的局限性，為合理設計油膜阻尼器提供科學依據。

本發明的另一目的是提供一種模塊化油膜阻尼測試方法。

本發明采用的技術方案是，一種模塊化油膜阻尼測試裝置，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力傳感器，動態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一；在套筒上端面設置有非接觸微位移傳感器和加速度計二。

本發明采用的另一技術方案是，一種模塊化油膜阻尼測試方法，利用上述的模塊化油膜阻尼測試裝置，按照以下步驟實施：

建立如下動力學方程式：

其中，f為外界激振力，通過動態力傳感器測得；f_τ為油膜切向阻尼力；m為上試件的質量；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，

當外界激振力f為簡諧力時，則令：

f_τ＝F_τcosωt (3)

其中，F_τ為油膜切向阻尼力的幅值；ω為激振頻率；t為時間變量；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