轴承摩擦力作用下弹性支承轴系自激振动特性研究

覃文源， 覃 会， 郑洪波， 张振果， 张志谊

(1.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240；2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240)

轴承摩擦力作用下弹性支承轴系自激振动特性研究

覃文源1,2， 覃 会1,2， 郑洪波1,2， 张振果1,2， 张志谊1,2

(1.上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室，上海 200240；2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240)

以重力式水洞中的弹性支承轴系为研究对象，研究其在水润滑橡胶轴承摩擦力作用下的自激振动特性及其机理。实验结果表明，系统于某一确定转速产生自激振动，并随转速下降维持不变直到一个较低转速由于驱动力不足而消失，各个转速下的自激振动均表现为转速调制下的单阶模态失稳。为了研究自激振动机理，建立了弹性支承轴系动力学模型。在建模时，将轴系分为弹性支承和转轴两个子结构，分别获取固有振动频率和模态振型，建立在轴承界面摩擦力作用下的支承-转轴耦合动力学模型，并采用模态叠加法对模型进行降阶处理。采用四阶Runge-Kutta方法求解动力学方程，分析主要物理参数对系统的影响。分析结果表明，失稳模态为支承的小阻尼扭转振动模态，支承振动与轴承摩擦耦合作用是系统失稳的主要原因。

弹性支承；摩擦激励；耦合振动；自激振动

水润滑橡胶轴承被广泛用于船舶的艉轴支承[1-3]。由于螺旋桨的悬伸布置，在开、停机以及低速重载工况下，艉轴承-轴颈间往往处于“边界润滑”或“混合润滑”状态，甚至直接接触。……