直升机超临界尾传动轴限幅减振器非线性动力学特性研究

作者：王旦; 宋立瑶; 陈柏; 李波; 朱如鹏; 吴洪涛

来源：振动工程学报, 2023, 36(03): 593-605.

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2023.03.001

• 超临界尾传动轴
• 限幅减振器
• 双间隙
• 干摩擦
• 限位保护

直升机超临界尾传动轴在跨临界转速时会产生剧烈的振动。限幅减振器是专门针对尾传动轴跨临界减振问题设计的一种复合式减振器。限幅减振器与尾传动轴组成的系统具有摩擦、碰撞等强非线性特征，动力学特性异常复杂。为揭示限幅减振器工作机理并指导减振器设计，建立了具有双间隙结构的限幅减振器与尾传动轴系统的弹簧-质量-阻尼等效模型。分别基于直接时间域积分和时频变换谐波平衡（Harmonic Balance Method with Alternating Frequency-Time Domain Technique）+数值延拓（Numerical Continuation）两种方法对控制方程进行了求解。计算结果表明，限幅减振器存在无作用、正常减振、异常减振、限位四种工作状态。其中，限位状态是针对故障工况下尾传动轴进行的临时限位保护。此外，进一步研究了减振器参数对减振和限位效果的影响，得到了传动轴与碰摩环之间间隙、碰撞刚度以及临界摩擦力对限幅减振器减振效果的影响规律。发现存在最优临界摩擦力，且最优临界摩擦力与传动轴不平衡量等有关。同时限位状态下，通过增加碰摩环与底座之间的碰撞刚度可以减小限位幅值，但也会产生更大的冲击力。最后，开展了正常减振工况下碰摩间隙和临界摩擦力两个关键参数对限幅环减振效果影响的试验研究，验证了模型的有效性。

• 单位
  南京航空航天大学