轴承副接触对立式转子系统动力学行为的影响研究

考虑轴尖-宝石轴承副的接触力,建立立式转子系统非线性动力学模型,分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响,讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明,引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共振峰值,轴承副接触区变化将触发低频进动;随着连接刚度增大,轴尖磨损状态将发生从圆环接触逐渐向偏磨接触最终向大范围圆环接触的转变;当处于边界润滑时,滑动摩擦系数不会对转子系统产生影响,处于干摩擦状态时,滑动摩擦系数增加将加速系统产生偏磨;研究结果对立式转子系统动力学优化设计具有重要意义。

一种含特殊限位器的柔性连接转子碰摩响应研究

以一种柔性连接两节式转子-限位器系统为研究对象,利用拉格朗日方法建立考虑陀螺效应的转子系统动力学方程,采用Hooke接触模型及Coulomb碰撞模型,描述变刚度限位器与转子的相互作用,并利用数值方法求解碰摩响应,分析了不同碰摩刚度与摩擦系数下的碰摩行为,引入碰摩稳定域概念,并计算了碰摩稳定域曲线,开展了不同激励强度下的碰摩试验,与理论分析情况进行对比。研究结果表明:转子碰摩响应存在有限次碰摩后恢复稳定、拟周期运动、同步全周碰摩三种典型碰摩行为;摩擦力是导致转子失稳的关键因素,限位器碰摩刚度存在最优区间;限位器碰摩模型可为工程设计提供参考。

气流激励下柔性支承转子的瞬态响应

气流激励对于柔性支承转子的瞬态响应有重要影响。本文通过分析气流扰动转子的物理过程,引入Muszynska流体激励力模型,建立了柔性支承转子的运动微分方程,并通过数值计算得到了进气时间和进气压强对转子瞬态响应的影响规律。结果表明:在同一进气压强下,进气时间越长,气流激励力对转子瞬态响应产生的影响越大,并计算得到了临界进气时间和临界进气压强。设计并实施了转子受气流激励影响试验,试验中进气时间对转子动力学响应的影响规律和转子涡动现象与理论分析结果基本一致,验证了理论模型的适用性和理论分析的正确性。

轴承摩擦磨损对柔性支承转子动力响应特性的影响

柔性支承转子中唯一的动静接触组件为轴承,由轴和窝组成。轴和窝之间的摩擦对转子的动力响应特性有直接影响,研究其影响机理是轴承设计和优化的重要前提。本文建立了轴承的非刚性连接模型,并将其引入柔性支承转子模型中;从理论上研究不同轴承摩擦磨损程度对转子动力响应的影响;计算并分析了轴承摩擦磨损状态下转子的动力响应特性;分析了轴承磨损导致转子进动失效时转子释放的最大能量。研究结果表明,随着轴承摩擦磨损程度的加深,转子的振幅增大,转子出现二阶进动现象,磨损严重时伴随出现拟周期运动。轴承摩擦磨损可能导致转子出现不同的失效模式,转子做二阶进动和拟周期运动时会使失效转子释放的最大能量大幅增加。研究结果可为柔性支承转子的轴承优化设计提供理论依据。

基于粒子群算法的转子支承参数优化设计

高速旋转飞轮转子的支承参数决定转子在过系统临界转速时的振幅大小和工作转速下的运行稳定性。选用具备自适应学习能力的粒子群算法(PSO),设计出能够表征系统过临界转速时的振幅和工作转速下衡量系统稳定性的目标函数式,利用PSO和该目标函数式,对系统进行参数优化。实验结果表明,利用PSO算法对该目标函数进行优化,最终得到的高速旋转飞轮转子系统参数,能有效地改善系统性能,提高系统运行稳定性。

基于粒子群方法的转子-支承系统临界转速振动性能优化

本文针对刚性转子-支承系统在临界转速时的振动性能(后文简称过临界性能)开展优化研究。基于粒子群优化方法,以提高系统最小模态阻尼比为优化目标,通过在工程可实现范围内调整支承系统参数,实现对系统过临界性能的优化,明确了具有工程实现性的参数最优值。

基于粒子群方法的转子-支承系统稳定性能优化

基于刚性转子-支承系统,采用粒子群优化方法对系统的稳定性能进行了优化研究。以系统最小模态阻尼比最大为优化目标,在系统参数的工程实际范围内,研究给出了工程应用的优化方案,得到了工程可实现的参数最优值,从而实现了对系统稳定性能的优化。