高比压水润滑橡胶轴承支承转子系统的振动控制及非线性动力学行为

Under the background of the propulsion shaft system of underwater craft,this project mainly studies the modeling and its dynamics of rotor system supported on water-lubricated rubber bearings with high specific pressure, and the nonlinear dynamic behaviors of bearing-rotor system embedded by the airbag - floating raft are also discussed. The main contents of the concern are summarized as follows: (1) The elastic deformation of warer-lubricated rubber bearing and its water film forces based on elastohydrodynamic lubrication theory will be analyzed. （2）The dynamic model of rotor system supported on water-lubricated bearings is developed on analytical mechanics and its dyanmic responses under mass unbalance and hydrodynamic forces of the propeller will be discussed; (3) The strategies of vibration control of gasbag-floating raft for the effects of rotor system supported on warer-lubricated rubber bearing are concerned, thereby,the system including gasbag-floating raft is modelled and the linear as well as non-linear dynamic behaviors of the system are studied. (4) The investigation of experiment for the rubber bearing- rotor system is carried out for revealing the lubricating properties of rubber bearing, vibration characteristics of rubber bearing-rotor system, the vibrating suppression of the system added by the airbag-floating raft and its phenomena of nonlinear dynamics. The purpose of these studies is albe to provide a theoretical basis and technical support for the dynamic design, structural optimization, fault diagnosis and vibration control of the propulsion shaft system of underwater carft.

本项目以水下舰艇的推进轴系为对象，主要研究具有高比压水润滑橡胶轴承支承大型转子系统的动力学建模、动力学特性以及气囊-浮筏隔振系统的非线性动力学行为。主要研究内容包括：（1）分析橡胶轴承的弹性变形，基于弹流润滑理论研究高比压水润滑橡胶轴承水膜力的分布特征；（2）应用分析力学理论建立水润滑橡胶轴承支承转子系统动力学模型，讨论在螺旋桨不平衡力和水动力作用下系统的的动力学响应；（3）研究气囊-浮筏对水润滑橡胶轴承-转子系统的振动控制策略，建立气囊-浮筏隔振系统的动力学模型，分析系统的动力学特性以及在不平衡力等作用下的非线性动力学行为；（4）开展橡胶轴承-转子系统的实验研究等,以揭示水润滑橡胶轴承的弹流润滑特性、橡胶轴承支承转子系统的振动特征以及采用气囊-浮筏隔振对转子系统的减振规律，探讨隔振系统的非线性动力学现象，为水下舰艇推进轴系的动力学设计、结构优化、故障诊断、振动控制提供理论依据和技术支持。

深入研究了在水润滑橡胶轴承支承下转子系统的动力学特性及其振动控制策略对于我国的大型船舶，特别是水面和水下舰艇的动力学设计、结构参数优化、隔振降噪以及系统运行时的状态监测等具有重要意义。.本项目以水下舰艇的推进轴系为研究对象，主要研究了具有高比压水润滑橡胶轴承支承的大型转子系统的动力学建模、动力学行为，揭示水润滑橡胶轴承的润滑特性、转子系统的振动特征以及采用气囊隔振对转子—轴承系统减振特性的规律，为水润滑橡胶轴承支承的大型转子系统的动力学设计、故障诊断和振动控制提供理论依据。内容包括：（1）分析了橡胶轴承的弹性变形，基于弹流润滑理论研究了水润滑橡胶轴承水膜厚度、压力分布及橡胶的变形；（2）采用Lagrange方程建立水润滑橡胶轴承支承转子系统动力学模型，分析了系统的临界转速、稳定性及在螺旋桨不平衡力作用下系统的的稳态响应；（3）研究了气囊—浮筏耦合转子—轴承系统的振动特性以及在不平衡力等作用下的非线性动力学行为；（4）开展橡胶轴承—转子系统的实验研究等,以揭示水润滑橡胶轴承的弹流润滑特性，探讨了隔振系统的非线性动力学现象，为水下舰艇推进轴系的动力学设计、结构优化和振动控制提供理论依据和技术支持。.项目中的部分成果已在国内外学术期刊上发表和在相关的学术会议上宣读，并且得到了同行专家的关注。项目的部分成果获得了陕西省科学技术奖和申请了相关的专利。培养了博硕士研究生多人，在西部地方高校建立了一个以青年博士为主的动力学与控制科技创新团队。