轴承转子系统快变过程振动响应的高精度频谱分析

针对高速轴承转子系统的启停过程,研究平稳和非平稳信号的高精度频谱分析方法,利用比例校正法对平稳信号频谱分析后的频率、幅值、相位进行了校正,建立一种将t时空域非平稳信号转变为t~2时空域平稳信号的方法,并基于平稳信号的比例校正法对其进行频谱分析,最后返回到t时空域获得某时刻的频域参数。仿真分析结果表明:该方法可以准确提取平稳信号的谱特征,也能较精确地提取非平稳信号特定时刻的频率、幅值和相位,提取结果精度较好,有效解决轴承转子系统快变过程的谱分析特征提取问题,为动力学特性分析提供了新思路。

滑动轴承转子系统中制造误差建模方法的研究

由于滑动轴承工作表面的制造误差与油膜厚度在同一量级(μm)上,制造误差对滑动轴承转子系统运行特性的影响不可忽略。为了更好地表达轴承所含制造误差的完整信息,揭示滑动轴承制造误差对系统运行特性的影响规律,圆柱曲面三维制造误差建模已成为滑动轴承研究领域中的一个研究发展趋势。通过概括滑动轴承制造误差建模方法的国内外研究现状,分析传统误差模型、分形理论误差模型以及SDT三维误差模型的特点,并阐述了三种常用误差模型在滑动轴承中的建模研究,总结了制造误差模型在滑动轴承转子系统中建模的现存问题。通过对比分析表明:SDT三维误差模型能够更加合理地表征滑动轴承完整误差信息,基于SDT的滑动轴承三维误差建模方法在滑动轴承误差建模与运行特性的研究中具有重要意义。

箔片动压气体轴承转子系统动态特性试验研究

在箔片动压气体轴承的润滑分析模型和动态特性数学模型基础上,结合牛顿力学方程,建立箔片动压气体轴承-转子系统动力学方程,并研究其刚度和阻尼系数的计算方法;试验测量箔片动压气体轴承-转子系统的振动及速度,计算其刚度和阻尼系数;结合图谱法分析箔片动压气体轴承-转子系统在升速过程中的线性失稳和非线性失稳现象,研究转速对其刚度和阻尼系数的影响规律。结果表明:箔片动压气体轴承-转子系统主刚度系数整体随着转速的升高而增大,而交叉刚度整体随着转速的增加而减小且变化趋势相对较为平缓;阻尼系数整体随转速的提高而减小;系统自身阻尼抑制了扰动和低频能量的聚集,避免了箔片振动发生,从而有效地提高了系统运行的稳定性。提出的动态特性系数计算方法结合气体润滑理论与动力学模型,并结合试验测试,可以有效地获得轴承-转子系统的动态特性。

主动磁轴承转子系统动力学特性的研究

以电磁轴承支承下的高速转子系统为分析对象，以传统的转子动力学分析理论和方法为基础，结合电磁轴承系统分析理论和方法，研究电磁轴承支承条件下转子系统的动力学特性。应用基于系统传递函数的刚度、阻尼特性分析理论和方法，建立用于分析电磁轴承转子系统动力学特性的理论和方法。并对一个实用型１５０ｍ３制氧透平膨胀机样机的研制和试验进行指导和结果验证。

基于Sommerfeld数的滑动轴承转子系统稳定性分析

系统介绍了基于非线性油膜力模型的滑动轴承转子系统稳定性分析方法,提出了基于转子轴心轨迹分析的系统稳定性判定方法及其数学计算方法。在系统分析过程中采用量纲一的Sommerfeld数来综合表示系统的主要参数,通过该参数可以很方便地分析计算系统的动力学特性及其稳定性,并给出了系统量纲一的稳定性临界曲线图。

磁悬浮轴承转子系统动态特性的实验研究

通过激振实验获得磁悬浮轴承转子系统的动态特性参数,并与实际运行状态进行比较。结果表明,激振实验能够获得系统在高速旋转状态下的稳定性、临界转速及其与控制参数间的关系。另一方面,激振实验结果表明,某些临界转速值对控制参数的灵敏度很小,无法通过改变控制参数,改变这些临界转速值。

高速永磁电机电磁轴承转子系统的动力学及实验研究

高速永磁电机由于其转速高、体积小和功率密度大等优点,在众多行业有着非常广阔的应用前景,然而转子的高速旋转也对其支承系统提出了很高的要求。电磁轴承作为一类非接触式支承系统,非常适用于高速永磁电机。针对一台40 000 r/min、50 kW的高速永磁同步电机进行了电磁轴承转子系统设计,具体包括承载力设计、控制器设计、电流/位移刚度实验标定以及系统性能分析。最后对该支承系统进行实验研究。实验结果表明,高速永磁同步电机在额定转速范围内,电磁轴承转子系统可以稳定工作,进而验证了该设计方法的合理性。

磁力轴承转子系统的力耦合和力矩耦合分析

为减轻或消除磁力轴承转子系统中存在的力耦合和力矩耦合,针对八极径向磁力轴承,在不考虑时间因数的情况下,以转子与定子的偏心为变量,分析和计算了电磁力的分布,推导了径向磁力轴承沿周向任意点处电磁力的表达式,提出了磁力轴承转子系统力耦合和力矩耦合概念,并推导出交叉耦合系数计算公式。计算结果表明:力耦合和力矩耦合总是存在的,结构设计无法解决,只有采用控制补偿的方法才能减少或消除这两种耦合。

主动电磁轴承转子系统振动模态的分析研究

概要介绍了电磁轴承支承下多质点柔性转子振动模态计算分析方法 ,对一套低温制氧高速透平膨胀机的电磁轴承转子系统的振动模态进行了分析 ,阐述了电磁轴承转子系统振动模态与传统油膜轴承转子系统振动模态的不同之处 ,指出了振动模态分析对电磁轴承系统传感器安装位置设计的重要性 ,及传感器安装位置的设计原则。

轴承转子系统分析的小波有限元法

提出了一种用于轴承转子系统分析的区间B样条小波有限元方法。构造考虑剪切变形的Rayleigh-Timo-shenko区间B样条小波转轴单元,该单元每个节点具有4个自由度,即:2个平动和2个转动,分别表示横向弯曲和转动位移。该单元可以解决传统Timshenko转轴单元在分析柔性转子系统时,存在的剪切锁死现象。建立轴承转子系统小波有限元模型,考虑陀螺效应、截面转动惯量、材料迟滞和粘性阻尼、轴承的交叉刚度与交叉阻尼的影响。实验研究表明了该单元的实际应用效果,数值算例进一步验证了小波有限元法良好的性能,为工程中复杂柔性和短粗转子系统动力学分析提供了新方法。

磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究

通过对磁力轴承非线性支承力特性的分析,可以看出控制器参数与支承特性之间有非常强的非线性耦合关系。虽然其支承的刚度和阻尼都能够通过改变控制器参数进行调整,但控制器参数的选择受非线性因素的影响较大。当比例增益越大,则在转子平衡点处的线性刚度就越大,能提供的最大支承力也越大,但支承实现正刚度的转子位移区间越小,系统稳定的转子位移区间就越小。通过对主动磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究,揭示了控制器结构参数、机械结构参数与支承特性之间的耦合关系。

基于LabVIEW的滑动轴承转子系统实验设计

滑动轴承转子系统非线性动力学分析一直是转子动力学研究的热点,本文基于虚拟仪器技术搭建了滑动轴承转子系统实验台,以实现对系统动力学特性参数的测量.采用NI公司通用数据采集模块实现滑动轴承转子系统振动信号的测量,利用LabVIEW对测量数据进行分析处理,最终得到滑动轴承转子系统的转速、轴心轨迹、频谱图等动力学特性参数.测量结果表明:基于LabVIEW的滑动轴承实验台操作方便、易于实现功能的扩展与维护,可用于考察液压油温粘热效应及滑动轴承制造误差等因素对滑动轴承稳定性的影响.

一类轴承转子系统的全局动力学行为分析

研究了一类电磁轴承转子系统在1∶2内共振情形下的全局动力学行为.用数值仿真验证了理论的正确性.其分析结果对抑制转子系统的内共振运动有重要意义.

制造误差对滑动轴承转子系统刚度和阻尼的影响

从制造的角度来看,滑动轴承转子系统的制造误差是不可避免的。通过分析和理解滑动轴承转子系统制造误差对其动力学特性的影响,可以帮助工程技术人员在设计阶段合理地设计制造公差,或者确保存在一定量制造误差的系统更加可靠地运行。本文提出一种理论分析方法来分析和表示制造误差对滑动轴承转子系统刚度和阻尼的影响。研究表明,滑动轴承转子系统的制造误差对轴承的刚度和阻尼有较大的影响,其影响的程度取决于由Sommerfeld数所表示的系统设计参数。

滑动轴承转子系统动力学稳定域的数值分析方法

根据Floquet理论定义了非线性非自治系统周期解的稳定度· 从动力系统流的概念出发 ,给出利用非线性非自治系统稳态周期解受扰后的瞬态响应 ,计算周期解稳定度的数值计算方法· 以稳定度等于零为临界判据 ,分析计算了滑动轴承平衡和不平衡刚性转子系统的稳定吸引域· 研究发现 ,平衡转子随着转速的升高稳定域减小 ;不平衡转子随着不平衡量的增大稳定域减小 ;

用粘弹性轴承支撑减少轴承转子系统的不平衡响应

讨论了聚合或粘弹性轴承支撑对轴承转子系统不平衡响应的影响。在详细分析的基础上，设计了计算粘弹性支撑参数的程序。计算结果表明：合理地选择粘弹性支撑参数和材料，可以在较宽频域内降低轴承转子系统的不平衡响应。

液压轴向柱塞泵轴承转子系统动力学分析

以转子动力学理论为基础探究高速高压轴向柱塞泵轴承转子系统转动性能。将轴向柱塞泵轴承转子系统组件作为研究对象,搭建转子系统模型,构建转子系统集总参数模型,采用有限元方法分析液压泵转子系统临界转速,最终给出转动组件设计意见。研究结果为探究轴向柱塞泵振动机制,进而实现精准振动控制提供参考。

非线性多因素作用高速轴承转子系统动力学模型

为了建立符合工程实际的高转速轴承转子系统动力学模型,综合考虑油膜时变刚度和油膜时变阻尼、钢球与滚道时变接触刚度、时变接触角和时变接触力等非线性因素,建立油膜时变刚度和油膜时变阻尼模型,确定轴承时变刚度和时变阻尼计算方法;基于服役状态,计算轴承转子系统时变位移和摩擦力矩,结合JONES的高速球轴承动力学模型建立非线性多因素耦合的高转速轴承转子系统动力学模型,证明本文高转速轴承转子系统非线性动力学模型有效性和可靠性。研究结果表明:本文轴承时变刚度和时变阻尼计算模型有效、可靠;润滑油膜和摩擦力矩是高转速轴承转子系统非线性动力学研究不可忽视的影响因素。

判别非线性滑动轴承转子系统临界转速新方法

介绍了对数衰减法在非线性滑动轴承转子系统中判别临界转速的计算原理和所存在不足之处。指出了对数衰减法的适用范围：稳定性临界曲线的量纲一偏心率在0.2~0.6之间。提出了一种可通过MATLAB编程实现并依据轴心轨迹图形来判断临界转速的新方法,并将其与对数衰减法进行了对比。结果表明：图形法判断的临界转速是正确的,并且弥补了对数衰减法的不足。

齿轮轴承转子系统支撑刚度特性研究

建立考虑齿轮-轴承转子系统多刚体、多柔体及刚柔耦合的动力学模型,并采用不同轴承刚度计算方法获得支撑刚度。在此基础上,研究系统支撑刚度对齿轮动态啮合力及振动位移等响应的影响规律,并与理论值对比分析。研究结果表明:刚性体模型仿真结果与理论值相比数值普遍偏大,而柔性体仿真结果与理论值基本一致;齿轮-轴承转子系统支撑刚度对齿轮动态响应产生较大影响,支撑刚度取3倍齿轮啮合刚度时,齿轮振动角速度等值与理论值基本相符。因此,利用柔性体模型并选择合理的支撑刚度对齿轮-轴承转子系统的动力学仿真分析具有实际意义。