非线性油膜力作用下的碰摩转子系统动力学分析

目的:在讨论转子系统碰摩问题时,必须要考虑非线性碰摩力的影响,通过建立合理的模型来进行碰摩转子系统动力学分析十分重要。方法:运用基于Hertz接触理论的非线性碰摩力模型建模并进行数值仿真计算,对不同碰摩刚度下的故障转子系统动力学响应进行了研究。结果:通过分析发现,在碰摩刚度较大时,与线性刚度碰摩模型相比,采用Hertz接触理论碰摩力模型仿真出的结果非线性特性更强,系统碰摩特征更加明显,有利于判断碰摩故障的发生;结论:结合相关实验结果,验证了Hertz碰摩模型的正确性及将其运用在碰摩故障转子系统建模中的可行性。

反向旋转双转子碰摩振动分析

建立了考虑内外转子碰摩影响的双转子系统动力学模型,推导出系统振动响应的动力学方程。利用分岔图,庞加莱截面图以及频谱图分析了双转子系统随转速变化时的振动响应和力学特性,以及系统发生碰摩时的各种非线性现象,并讨论粘性阻尼系数、碰摩刚度系数和支撑弹簧刚度等系统参数对系统运动的影响。结果表明:随着转速的变化,系统会发生碰摩运动,导致拟周期和倍周期等复杂动力学行为出现;随着粘性阻尼系数的减小,系统行为变得复杂;碰摩刚度系数增加时,系统在碰摩时易发散失稳;在一定范围内,支撑弹簧刚度越大,系统的运动状态越稳定。

基于Hertz接触模型的碰摩转子动力学响应研究

根据Jeffcott转子的碰摩原理,在线性碰摩微分方程的基础上,基于Hertz弹性接触理论描述非线性碰摩力,建立了非线性碰摩模型,对线性模型和Hertz模型进行了比较。鉴于汽轮机碰摩位置的碰摩半径、材料都不相同,利用Hertz模型研究的不同刚度下的碰摩动力响应对判断碰摩位置有指导意义。

风车不平衡模拟带弹性机匣碰摩实验台的动力学特性

针对典型的民用大涵道比涡扇发动机风车不平衡振动问题,搭建了转子-轴承-弹性机匣系统风车不平衡模拟碰摩实验台,并应用Samcef/Rotor有限元软件建立了转子实验台的简化有限元模型,通过实验测试得到的临界转速验证了模型的有效性。在碰摩实验前,首先仿真分析了风车不平衡状态下不同的摩擦系数和碰摩刚度对转静碰摩系统的动力学响应的影响,为碰摩实验结果进行预估判断。分析结果表明:在低转速大不平衡量的风车不平衡模拟情况下,摩擦系数的变化会激发n X/2(n=1,5)的分频及2X、4X倍频的转频分量;碰摩刚度的变化会激发n X/2(1,5,7)的分频及2X、4X倍频的转频分量。

基于辅助轴承碰摩的磁支撑-转子系统响应分析

建立了一个含辅助轴承碰摩的磁支撑-转子系统动力学模型。运用四阶Runge-Kutta数值积分法求解了系统无量纲微分方程,得到系统的分岔图、轴心轨迹图、Poincaré映射图、最大碰摩力分布图和占空比分布图。对比分析了有、无碰摩时系统动力学响应,并通过研究碰摩刚度变化对系统动力学响应的影响,得出设计辅助轴承时选取碰摩刚度的合理范围。研究表明系统在电磁涡动、转轴与辅助轴承碰摩的作用下产生了复杂的动力学行为;选择较小的碰摩刚度、减小最大碰摩力幅值,能够提高系统的稳定性。

汽轮发电机组摩擦引起的不稳定振动分析

针对浮动油档摩擦对轴系振动影响较小的传统观点,建立油档摩擦仿真计算模型,研究浮动油档摩擦引起的轴系热弯曲振动。首先,初步分析某实际机组浮动油档摩擦不稳定振动现象;其次,建立碰摩力模型和转子摩擦热弯曲模型,组建包含摩擦力冲击和热冲击的转子耦合动力响应有限元方程。将该机组轴系离散化后代入方程计算,给出临界转速以下摩擦截面温度、碰摩力、转子弯曲变形和振动随摩擦时间的变化,结合频谱图分析了摩擦振动情况。对不同碰摩刚度下的弯曲振动进行对比,碰摩刚度越大,弯曲振动发散越快;碰摩刚度较小,随着碰摩时间的延长,热弯曲振动也将逐渐发散。仿真结果表明,浮动油档摩擦会导致机组较大的不稳定振动故障。