机动飞行条件下双盘悬臂转子的振动特性

本文取双盘悬臂转子为分析对象 ,建立了水平盘旋和俯冲拉起两种机动飞行条件下转子振动的运动微分方程 ,并用四阶龙格库塔法进行了求解。结果表明 ,机动飞行在转子上产生的附加离心力和附加陀螺力矩将使转子产生较剧烈的瞬态振动 ;同时 ,转子的轴心轨迹中心会偏离轴线 ,使得转子产生明显的变形。因此 ,在分析转子振动特性时 。

双盘悬臂转子轴承系统碰摩故障数值仿真与实验分析

分别建立了双盘悬臂转子轴承系统的力学模型、数学模型和碰摩力模型,同时利用转子碰摩故障的实验装置,研究了转子系统碰摩故障的非线性振动特性,对中间盘碰摩时转子系统的动力学特性、悬臂盘发生碰摩时转子系统的动力学特性进行了进一步分析,数值仿真结果与实验结果一致,对实际工程中转子系统的安全稳定运行具有一定的实际参考价值。

双盘悬臂转子轴承系统松动碰摩耦合故障分析

针对考虑松动-碰摩耦合故障的双盘悬臂立式转子-轴承系统,建立了该系统的力学模型和有限元模型,并基于非线性有限元方法和接触理论研究了松动刚度和碰摩间隙两个重要参数对系统动力学特性的影响。通过对在不同松动刚度和不同碰摩间隙时系统动力学特性的研究分析,发现转静件碰摩能够减小松动引起的低频振动,支座松动产生的碰摩具有明显的方向性,从而得出转子系统中诊断松动-碰摩耦合故障的依据。

悬臂转子远端优化主动平衡技术研究

为了指导主动平衡装置在工业悬臂转子上的应用,搭建了悬臂转子实验台进行主动平衡实验研究工作。对实验台转子进行有限元仿真计算表明,安装在联轴节处的平衡装置可以有效地降低由飞轮不平衡产生的振动,在两个转速下,2号轴承的振动降幅均达到25%以上。但在2号轴承振动降低的过程中,1号轴承处的振动量会迅速增大。提出了1号和2号轴承振动的优化控制,使两个轴承振动在工作转速下不超过报警值30μm。基于优化控制的思想,在悬臂转子实验台上进行多转速下液压自动平衡实验,实验结果验证了仿真计算的结论,2号轴承的振动降幅达到30%以上,取得了较好的平衡效果。数值仿真与实验研究为主动平衡技术在工程实际悬臂转子中的应用奠定了基础。

悬臂转子系统振动特性分析

推导建立了考虑转轮叶片作用的悬臂转子系统动力学方程。对运动微分方程进行数值积分,分析了质量偏心、转轮叶片质量及轴承之间的距离等对悬臂转子系统振动特性的影响。数值分析结果表明,随着圆盘2质量偏心的不断增加,转子系统的径向位移近似线性增大;当转轮叶片质量、轴承之间的距离等取不同值时,转子系统径向位移的变化情况较为复杂。圆盘1的径向位移值可能会大于、等于或小于圆盘2的径向位移值。

双悬臂转子系统动力学特性及不平衡响应分析

根据具有双悬臂结构的某实际空气压缩机组六七级压缩机转子几何参数,建立了系统的离散化模型。采用自编的Riccati传递矩阵算法与商业化有限元软件对转子系统进行了固有特性分析和对比,并用Newmark法对转子系统有限元模型进行了不平衡响应数值计算,最后将理论数值仿真结果和工厂实际运转机组的现场数据进行对照,证明转子系统离散模型简化方法和结果正确可靠。计算结果同时指出,具有双悬臂结构的转子系统的悬伸端为振动易超标区,这对具有此类结构的旋转机械故障监测和诊断提供了参考和依据。

微型燃气轮机浮环轴承-悬臂转子系统动力学特性分析

对浮环轴承支承的悬臂转子系统的动力学特性进行分析,建立了浮环轴承双层油膜Reynolds方程和浮环运动方程。采用4节点等参h-精细有限元网格,通过Galerkin方法求解系统Reynolds方程得到双层油膜压力。在小摄动范围内,联合悬臂转子系统的动力学方程、浮环运动方程求出浮环轴承的等效刚度和阻尼系数。应用商业有限元软件ANSYS12.1对实际微型燃气轮机用浮环轴承-悬臂转子系统进行临界转速、谐响应及不平衡响应等转子动力学仿真计算。通过与实验结果对比,验证了此物理计算模型的正确性,并证明了用此方法分析浮环轴承-悬臂转子转子动力学问题具有实际意义。

叶片-双盘悬臂转子-同心型挤压油膜阻尼器系统的分岔与混沌

针对同心型挤压油膜阻尼器支承下的双盘悬臂转子系统,采用集中质量法和Lagrange方程,建立了叶片-双盘悬臂转子-CSFD系统的非线性动力学模型,并在模型中考虑了叶片的时变效应和惯性效应.采用正交变换将与转子横向振动耦合的叶片1-节径运动方程与叶片其他节径运动方程解耦,使得非线性耦合系统的自由度数由16+4n(n≥3)降低至24,再采用周期变换,将耦合系统中的时变系数转化为常系数.通过数值求解并利用分岔图、轴心轨迹、Poincare映射图和频谱图等分析了系统响应的非线性特性.结果表明,系统响应中蕴含着倍周期、分岔和混沌等丰富的非线性动力学行为.研究显示,增大定心弹簧刚度有利于提高系统稳定性.

考虑密封的悬臂转子系统的裂纹故障分析

以双盘悬臂立式转子-轴承系统为研究对象,建立了系统运动微分方程,并用数值方法分析了在非线性密封力和非线性油膜力作用下的裂纹转子的动力学特性。分析表明,在一定深度裂纹下,转子系统响应随不同角频率比表现出复杂的非线性现象,出现了周期k运动、拟周期运动和混沌运动等多种运动形式。在一定角速度时,工作在远离临界角速度区的转子系统对裂纹非常敏感,而工作在近临界角速度区的转子系统对裂纹不是特别敏感,但是裂纹对它的运动状态影响较大。该研究结果为该类转子-轴承系统的安全运行与故障诊断提供了一定的理论参考。

立式悬臂转子设备连续注排液式振动自愈系统

针对常规注液式平衡装置在工作一段时间后会由于腔内液体注满无法排出而失去平衡能力的问题,利用连续注排液式自动平衡装置研制转子振动自愈系统.该装置应用在转子振动相位经常发生改变的设备上时相比常规注液式平衡盘具有平衡速度快和保持平衡能力的优点.使用该装置构建振动控制系统,运行过程中系统将实时计算转子工作转速下的振动相位,提取振动幅值信息,并根据平衡装置的安装位置,直接补偿不平衡量,从而快速地降低转子振动,并使其保持在安全范围之内.将这一装置安装在典型的立式悬臂转子设备超重力机上进行实验,结果表明,连续注排液式自动平衡装置能有效降低超重力机转子振动,并能在振动相位发生变化时快速反应,满足设备长周期安全运行的需要.

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(I):单盘悬臂转子

从 Bingham模型出发 ,推导出用于转子振动控制的剪切式磁流变液阻尼器的阻尼力计算公式 ;利用 Langrange方程建立了磁流变液阻尼器 -单盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程 ,为转子系统动力特性的理论分析奠定基础。

磁流变液阻尼器-柔性转子系统的力学模型(Ⅱ):双盘悬臂转子

利用 Langrange方程建立了磁流变液阻尼器 -双盘悬臂柔性转子系统的运动微分方程 。

有裂纹悬臂转子的振动特性

本文研究了轴具有横向裂纹的高速悬臂转子的振动特性,提出了监视此裂纹起始及发展的最佳方法。所研究的模型是按一航空涡轮转子建立的,理论分析借传递矩阵-直接积分法,即借传递矩阵导出运动方程,再借直接积分法求解。还对模型裂纹转子作了试验研究,试验结果与理论计算结果在性质上是一致的。通过这一研究发现,转子不平衡响应的三次谐波可能是监视这一类型转子裂纹起始与发展的首要频率分量。

变质量悬臂转子轴结构固有频率计算分析

悬臂转子轴结构在工程机械中有着极大的应用,其固有频率的计算是设计工作的重要组成部分。但由于悬臂转子轴结构一般比较复杂,其质量,约束以及形状的变化都会直接影响到其固有频率,因而,其固有频率的计算也是设计中的一个难点。针对变质量条件下的悬臂转子轴结构,应用有限元计算软件ANSYS,通过对模型合理的简化,提高计算效率,得到了悬臂转子轴结构符合实际的各阶固有频率,为整体设计和工况下的稳定运行提供了可靠的依据。

基于动力学响应失效模式的悬臂转子可靠性分析

基于悬臂转子的动力学响应失效模式,通过对影响悬臂转子安全性的外载荷、几何特征、材料特性等敏感参数的分析,分别建立了悬臂转子静态响应和动态响应的极限状态方程。对每个极限状态方程,使用泰勒级数对非线性极限状态方程在设计点处进行线性化,运用一次二阶矩理论,得到相应的可靠度指标。对比考虑和忽略惯性力影响下的可靠度指标和可靠度结果,分析惯性力对可靠性分析结果的影响,建立针对该类悬臂转子的有效的可靠性分析方法。

对有限元法计算悬臂转子临界转速的修正

针对悬臂转子的圆盘一般具有较大宽度的特点,应用Lagrange方法推出了宽圆盘单元的单元方程并编制了相应的有限元计算程序.仿真计算表明:圆盘宽度对一阶临界转速有较大影响,不计圆盘宽度得到的结果比计入时偏大,但对三阶以上临界转速的影响不大.

单盘悬臂转子启动过程峰值响应全局灵敏度分析

启动过程峰值响应(如最大峰值及其发生时间)的全局灵敏度是柔性转子系统动力学设计和评价的重要依据。基于Timoshenko梁转子有限元理论并考虑输入参数的随机性建立某单盘悬臂转子瞬态启动过程的确定性和随机动力学方程;在有限试验设计样本数限制下,联合自适应稀疏多项式混沌(adaptive sparse polynomial chaos,asPC)展开和Sobol全局灵敏度给出了asPC-Sobol(adaptive sparse polynomial chaos-Sobol)灵敏度计算流程;在均值工况确定性结果分析以及asPC模型有效性验证基础上,详细探讨了启动加速度、参数变异性以及响应测点位置对单盘悬臂转子过第1阶正涡动临界转速时最大峰值及其时间方差的影响规律。算例结果表明:在±3σ截尾高斯分布设定下最大峰值及其时间分布更符合对数正态分布,而且圆盘直径D、厚度T、材料密度ρ、弹性模量E以及不平衡量F是峰值响应方差的主要贡献参数;启动加速度能够较明显地影响最大峰值的总灵敏度结果,但相比之下其对发生时间总灵敏度的影响则小很多;随着某些主要贡献参数(D,T和ρ)变异性的单独或同时减小,其余主要贡献参数的总灵敏度将明显增加,而那些原先非主要贡献参数的增加则非常有限;响应测点位置对最大峰值及其时间总灵敏度的影响非常小,尤其是在非轴承位置处。

整体式挤压油膜阻尼器减振双盘悬臂转子系统研究

针对双盘悬臂转子系统过临界不平衡振动过大的问题,设计了一种整体式挤压油膜阻尼器(ISFD),并为ISFD设计了相应的轴承座及供油油路。搭建了双盘悬臂转子实验台,并运用有限元分析得到了该转子系统的一阶模态参数及二阶模态参数;通过有限元仿真技术计算得到了ISFD的静刚度大小,并将计算得到的一阶模态刚度与设计的弹性支承刚度大小进行了对比,验证了ISFD可以调节转子系统一阶模态参数;通过实验对比分析了弹性支承对转子系统振动的影响,及进油方式对ISFD减振效果的影响。研究结果表明:本文设计的ISFD弹性支承可以有效抑制转子系统过临界振动,并且齿轮泵供油方式的ISFD阻尼系数大于浸油润滑的ISFD阻尼系数。

迷宫密封-滚动轴承-悬臂转子系统非线性动力学特性分析

对于带有迷宫密封的航空发动机转子系统气流激振问题,基于有限元理论,应用非线性滚动轴承支承力模型以及Muzynska密封力模型建立了两个滚动轴承支承的迷宫密封-悬臂转子系统动力学模型,并运用Newmark-β数值积分法求解得到系统在不同转速、偏心量和密封结构参数下的动力学响应特征。研究结果表明,系统在一定转速范围内作周期一运动,随着转速的升高系统发生失稳并作拟周期运动;适当增大偏心量会导致转子在共振区出现偏心力所引起的短暂的混沌运动;增大密封间隙会使系统在高转速区重新回归周期一运动,而且失稳区域也随之减小;适当提高密封长度,系统仅表现为周期一运动,但继续增大密封长度,悬臂端承受密封圆盘的重量也将提高,失稳转速提前;另外还分析了失稳转速和密封力的影响因素及其影响规律,为转子系统的密封激振故障诊断及密封结构优化设计提供一定的理论依据。

弹性支承的悬臂转子临界转速计算分析

临界转速是各类高速旋转机械一个重要参数,以弹性支承的悬臂转子为研究对象,分别采用传统公式法和基于有限元ANSYS软件对其求临界转速,再利用转子动力学专业软件SAMCEF进行分析该转子的临界转速,把三种方法求得的数值进行分析比较,结果表明转子动力学专业软件SAMCEF对转子临界转速的计算准确性更高,计算更为方便,为工程实践计算转子临界转速提供了很好的工具。