挤压油膜阻尼器-碰摩转子系统的非线性特性研究

本文研究了挤压油膜阻尼器 (SFD)支承的单盘转子系统的碰摩特性。研究发现系统响应不再具有典型的“碰摩分叉” ,系统在高转速区以拟周期的方式进入混沌而在低转速区则有多种进入混沌的通道。系统一周内的碰摩次数与系统的分叉状态无关。系统有三条通向混沌的道路 :1.倍周期分叉通向混沌 ;2 .阵发性通向混沌 ;3 .拟周期通向混沌。

机动飞行下挤压油膜阻尼器对碰摩故障转子系统的影响

飞机飞行时,航空发动机的故障对于飞机的安全性有着重要影响。针对这个问题,基于Lagrange方程,建立了飞机在空间进行机动飞行时发动机转子系统的动力学模型;同时基于库伦定律,建立了转子碰摩故障模型;基于雷诺方程,建立了挤压油膜阻尼器的模型;对模型进行综合建模,得到不同机动飞行条件下转子-滚动轴承-挤压油膜阻尼器(SFD)系统非线性动力学微分方程,通过龙格库塔数值解法进行求解得到不同机动飞行状态下碰摩故障状态的系统振动响应,得到了不同机动飞行状态下碰摩故障转子系统的运动分岔图,同时利用典型转速(1 400rad/s,2 000rad/s)下转子系统的频谱图、庞加莱图、时域图和轴心轨迹图研究系统的动力学特性。研究结果表明:在高转速下,SFD能够显著提高系统的稳定性,抑制系统的非线性特征,但是在低转速下可能损害系统稳定性;不同机动飞行状态下,SFD对于转子系统非线性特征的影响大小也不同。

考虑弯扭耦合作用的转子—挤压油膜阻尼器系统的碰摩响应特性分析

研究了支承在挤压油膜阻尼器上的Jeffcott转子系统的转静件碰摩的弯扭耦合振动特性。建立了系统运动方程 ,分析了各参数对系统响应的影响。仿真计算结果表明碰摩刚度对系统响应的影响十分明显 ,增大碰摩刚度更容易使系统响应的周期解失稳 ;不平衡参数增大 ,导致系统响应的振动幅度增大 ,系统更容易出现碰摩现象 ,进而导致系统周期解失稳 ;随着扭转刚度的增大 ,扭转角度变化幅度与快慢均发生变化 ,在刚度较低时 ,扭转角变化幅度随时间变化较慢 ;随着扭转刚度的增大 ,扭转角幅度变化明显加快 ;当扭转刚度继续增大 ,扭转角的幅度变化反而变慢。研究发现 ,系统响应具有两条通向混沌的道路 。

有挤压油膜阻尼器支承的转子系统碰摩响应研究

本文研究了有挤压油膜阻尼器支承的转子系统碰摩响应的非线性特性。研究发现:随着转速比增大,系统响应的最大振动幅度最终会增大。最大振动幅度在随转速的变化中呈现各种变化,或者增大,或则不变,或则减小。系统的周期解分叉与系统响应的最大振动幅度有明显的关系。在周期解分叉点上系统的最大振动幅度都发生明显的变化。挤压油膜阻尼器对系统有明显的减振效果,油膜参数大到一定值以后,挤压油膜阻尼器参数变化对系统的减振效果不在有明显的变化。碰摩摩擦系数对系统的减振同样有很好的效果,较大的摩擦系数能够使系统更平稳地工作。在某些情况下,较小的摩擦系数同样可以起到很好的减振效果。不平衡参数对系统碰摩幅度的影响非常大,越大的不平衡参数使系统响应的最大振动幅度更大。系统保持周期解状态能够使系统的最大振动幅度得到减小。

挤压油膜阻尼器—转子系统碰磨分叉的参数特性研究

研究支承在挤压油膜阻尼器上的单盘转子系统的碰磨故障的分叉响应特性。详细分析系统各参数对系统非线性响应特性的影响。发现系统参数具有很强的耦合特性 ,这种特性使系统响应呈现更加复杂的运动状态。转速比对系统响应的影响很大 ,但系统如果保持在一定的转速比区间内 ,系统依然可以保持稳定的周期状态。不平衡参数对系统响应的影响较大 ,而挤压油膜阻尼器对系统有很好的减振作用 ,尤其是在高转速区效果更加明显。取较大的碰磨摩擦因数 ,可以使系统响应处于周期响应区。

电磁轴承-挤压油膜阻尼器支承转子系统的主动控制

转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 .文中将电磁轴承控制与挤压油膜阻尼器相结合 ,用于转子系统的控制 .这种控制方法可以对转子系统不平衡所引起的离心力进行主动控制 ,避免出现转子与静子之间的碰磨 .给出了系统动力学模型、系统控制框图 ,并进行了仿真计算 .仿真结果验证了这一控制方案的可行性 .

基于MRD优化布置的水轮发电机组碰摩系统振动抑制

针对水轮发电机组转子-转轮系统碰摩故障问题,采用磁流变液阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)对轴系振动进行抑制,旨在探究MRD对机组轴系振动的影响规律及其对系统碰摩故障的抑制效果。首先,将机组轴向位置函数引入MRD非线性动力学模型,推导了碰摩故障下含轴向分布参数的MRD-转子-转轮系统动力学方程。其次,基于数值模拟方法,以机组转速为控制参数对比分析了是否考虑MRD的转子-转轮系统非线性动力学行为。最后,研究了不同MRD轴向布置参数对碰摩转子-转轮系统动力学行为的影响。研究结果表明:MRD的加入对转子、转轮非稳态运动具有良好约束作用,能够显著减小转子、转轮振动幅值,有效避免了机组轴系碰摩故障的发生;当阻尼器位置参数s_(1)、s_(2)分别取0.25与0.95时,MRD对系统的减振效果最佳。通过在机组轴系合理布置MRD,可有效改善系统振动情况,从而为水轮发电机组振动控制提供有益指导。

挤压油膜阻尼器转子系统非线性动力特性分析

为了对挤压油膜阻尼器 (SFD) 转子系统非线性动力特性进行分析 ,提出了油膜力数据库方法 ,即将挤压油膜阻尼器轴颈沿径向和周向的速度变化范围从 (-∞ ,+∞ )转化到 (- 1,+ 1) ,给定阻尼器的长径比 ,用有限差分法建立了挤压油膜阻尼器轴颈在各离散运动状态下的油膜力数据库 ,直接或通过插值求得对应运动状态下的非线性油膜力 ,从而有效地解决了非线性油膜力的快速计算问题。实际算例计算结果表明 ,该方法无论在速度还是在精度上都能满足要求 ,对实际转子系统的动力特性分析及优化设计具有一定的应用价值。

有挤压油膜阻尼器支承的多故障转子系统的非线性响应特性研究

研究了有挤压油膜阻尼器、转子与静子碰摩和转轴上的横向裂纹等多种非线性因素作用下的转子系统故障的非线性特性。发现这类转子系统具有丰富的非线性特性 ,三条通向混沌的道路都存在 ,即阵发性通向混沌 ,倍周期分叉通向混沌和拟周期通向混沌的道路。系统响应的最大振动幅度包含了大量的跳跃现象 ,这些跳跃所在的参数点与周期解分叉的参数点相重合。(以前已经发现了这种跳跃现象 ,但没有发现与周期解分叉有关系 )保持不平衡参数在一个小区间内能够使系统抑制多种故障 ,并使系统能够保持稳定的周期一解。较大的挤压油膜阻尼器参数对系统的振动有明显的抑制作用。在裂纹角和不平衡间的夹角符合β=π时 。

有挤压油膜阻尼器支承的多故障转子系统的非线性特性研究

研究了有挤压油膜阻尼器、转子与静子碰摩和转轴上的横向裂纹等多种非线性因素作用下的转子系统的非线性响应特征。数值研究发现 ,这类转子系统具有丰富的非线性特性 ,三条通向混沌的道路都存在 ,即阵发性通向混沌、倍周期分叉通向混沌和拟周期通向混沌的道路。系统响应的最大振幅曲线包含了大量的跳跃现象 ,发生这些跳跃所对应的参数点与周期解分叉的参数点相重合 (以前已经发现了这种跳跃现象 ,但没有发现与周期解分叉有关系 )。保持不平衡参数在一个小区间内能够使系统抑制多种故障引起的振幅 ,并使系统能够保持稳定的周期一解。较大的挤压油膜阻尼器参数对系统的振动有明显的抑制作用。当裂纹正方向与不平衡方向成反方向时 ,系统具有最小的振动幅度。

故障转子挤压油膜阻尼器减振特性实验

针对航空发动机转子常见的两种故障模式碰摩和不对中,实验研究挤压油膜阻尼器分别对上述两种故障引发的振动的抑制效果。在转子实验器上分别模拟碰摩故障和不对中故障,并测试使用挤压油膜阻尼器前后故障转子振动特征的变化。实验结果表明,碰摩故障导致转子振动一阶反进动和一阶进动比增大,不对中故障导致转子振动二倍频增大;对于碰摩故障,挤压油膜阻尼器可以有效减小涡轮盘处振动和弹支辐条的应变,但对压气机盘减振失效;对于不对中故障,挤压油膜阻尼器可以减小转子振动,对于二倍频振动幅值的抑制尤为明显。

挤压油膜阻尼器的非线性特性研究

首先借助Reynolds方程导出挤压油膜的压力分布,然后采用二系数法分析挤压油膜阻尼器的非线性特性.理论分析和实例计算的结果都表明:它的刚度系数和阻尼系数都是非线性变化的,是一个高度非线性的元件,用二系数法对其进行线性化会产生很大的误差.

含碰摩故障的新型转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型

针对航空发动机整机振动,建立了一种新型转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型。该模型具有如下特点:1)考虑转子、滚动轴承及机匣之间的耦合作用;2)考虑了实际航空发动机的弹性支承及挤压油膜阻尼效应;3)将转子考虑为等截面自由欧拉梁模型,运用模态截断法进行分析;4)考虑了滚动轴承间隙、非线性赫兹接触力以及变柔性VC(Varying Compliance)振动;5)考虑了转子与机匣之间的碰摩故障。运用数值积分方法获取了系统响应,研究了航空发动机的整机振动规律。

磁流变液阻尼器控制下贯流式机组轴系碰摩振动特性分析

针对贯流式水轮发电机组轴系受多振源引发的振动问题,基于线性接触力和库伦摩擦力组成的叶尖碰摩力模型,建立综合考虑不平衡磁拉力、油膜力以及不平衡水力等外激励影响下的机组转子-转轮-轴承系统碰摩动力学模型。为抑制转轮叶片振动诱发的碰摩故障,将一种电流调节式磁流变液阻尼器引入系统,采用数值方法研究有无磁流变液阻尼器在不同转速及转轮质量偏心下对转轮振动的抑制规律。结果表明:磁流变液阻尼器的存在使原本复杂的系统响应形式变得有序,能够减弱机组在转速变化过程中产生的振动,使转轮运动更为贴近同步周期运动形式;同时,可缩减因质量偏心变化造成的混沌行为并减小其振幅波动。磁流变液阻尼被动控制对贯流式水轮发电机组具有良好的适用性,可为贯流式机组轴系减振提供有益借鉴。

挤压油膜阻尼器在旋转机械中的减振研究

随着工业汽轮机及其它特殊透平机械向高转速、高可靠性的方向发展,如何解决旋转机械在高速运转时出现的振动过大的问题就显得尤为重要。挤压油膜阻尼器通过在轴系支撑系统中增加外加阻尼项来抑制振动,对于弹性支承转子系统可以显著的降低转子过临界时的振动峰值,使其成为解决高速旋转机械振动与噪声问题的一种有效而经济的技术手段。本文介绍了挤压油膜阻尼器的数学模型与力学模型,并结合理论计算结果与试验结果验证了挤压油膜阻尼器可以有效地降低转子的振幅,提高轴系的稳定性。

挤压油膜阻尼器的非线性特性分析

首先借助Reynolds方程导出挤压油膜的压力分布 ,然后采用二系数法分析挤压油膜阻尼器的非线性特性 .理论分析和实例计算的结果都表明 :阻尼器的刚度系数和阻尼系数都是非线性变化的 ,且是一个高度非线性的元件 ,用二系数法对其进行线性化会产生很大的误差 .

SFD作用下故障转子系统动力学特性及混沌控制

考虑挤压油膜阻尼器(squeeze film damper,简称SFD)作用,研究碰摩故障及不对中-碰摩耦合故障下系统动力学特性及SFD对系统混沌运动控制。基于Lagrange方程,建立不对中-碰摩耦合故障下SFD-转子-滚动轴承系统动力学模型,采用龙格库塔法对模型求解,并利用分岔图、Poincaré图、频谱图等进行对比分析。研究结果表明:合理油膜间隙下的SFD能有效抑制系统非协调响应以及振动幅值,使故障转子系统的混沌运动控制在稳定周期轨道上;过小的油膜间隙会形成很强的非线性油膜支反力,产生非协调频率成分,使稳定周期系统重返混沌状态;随着油膜间隙减小,SFD对不对中故障产生的典型2 X,3 X,4 X和5 X频幅值具有不同影响,其中2 X频幅值变化明显,3 X和4 X频幅值变化微弱,5 X频幅值基本不变。

非线性系统周期强迫不平衡响应的稳定性分析

多自由度强非线性系统是工程实际中经常遇见的一类模型，利用非线性动力学分析中的 打靶法求解该类系统的周期解，并对Ｆｌｏｑｕｅｔ主导特征值判断周期解的失稳方式，利用该方法 对旋转机械中的一个具体模型。双盘悬臂柔性转子一非同心型挤压油膜阻尼器（ＳＦＤ）系统周 期强迫不平衡响应的稳定性和分岔行为进行了分析．分析表明，在该系统中存在着第二Ｈｏｐｆ 分岔、倍周期分岔、鞍一结分岔三种分岔形式．