碰摩转子—轴承系统非线性动力学行为研究

为了充分揭示碰摩转子系统复杂的非线性动力学行为,将多初始点分岔分析方法应用于碰摩转子—轴承系统的研究当中。通过对给定参数下转子系统响应的数值模拟,发现了比单初始点算法更加丰富的非线性现象,在一定的参数范围内该碰摩转子系统有多吸引子共存,并对解的演化过程进行了研究,结果很好地解释了碰摩转子系统中一些复杂的非线性现象。

非线性转子—轴承系统的动力学特性及稳定性

研究非线性转子—轴承系统的动力学特性及稳定性。采用改进的自由界面模态综合技术给出一种自由度降阶方法 ,该方法将非线性油膜力及非线性自由度保留在物理空间 ,以增加非线性分析的精度 ,使降阶系统仍具有局部非线性特征。基于打靶法及将延续算法和打靶法相结合的轨迹预测追踪算法 ,研究系统非线性不平衡响应 。

双跨松动—碰摩转子—轴承系统周期运动稳定性

建立带有支承松动—碰摩耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究系统周期运动的稳定性及失稳规律。双跨松动转子系统以鞍结分岔形式失稳,双跨碰摩转子系统则以Hopf分岔形式失稳,松动故障对松动—碰摩耦合故障转子—轴承系统稳定性的影响起主要作用,系统以鞍结分岔的形式失稳;在不同转速下,耦合故障转子—轴承系统会出现鞍结分岔、Hopf分岔和倍周期分岔等多种分岔形式。研究结果为有效识别转子—轴承系统的基础松动故障提供一定的参考。

转子—轴承系统中滚动球轴承的非线性动力学相似特性研究

针对转子—轴承系统中滚动球轴承的动力学相似问题,提出一种考虑非线性振动特性的轴承系统相似模型建立方法.首先,建立滚动球轴承整体的非线性振动微分方程,运用积分模拟法推导了轴承整体的非线性振动特性相似关系,并结合滚动球轴承的动力学相似关系得到滚动球轴承系统的相似设计准则;其次,应用所得的相似准则,以深沟球轴承C204JUT为原型、6208为模型进行数值仿真实例计算,通过采用Newmark-β算法计算得到的分叉图分析了转速ω、径向载荷F_r、阻尼C及径向游隙γ大小对原型和模型轴承系统振动位移或速度响应的影响;最后,通过对比原型和模型的各参数(ω、F_r、C、γ)分叉图中分叉区间、趋于稳定运动参数值大小以及进入稳定周期运动时的稳态响应值大小验证相似准则的准确性和有效性.通过分析得到以下结论:1滚动球轴承非线性振动特性参数(如振动响应、结构阻尼等)相似关系可由轴承结构参数相似关系确定;2原型与模型非线性运动的分叉图形状一致,且模型能够很好的预测原型稳态振动响应,因此可将模型轴承用来预测原型轴承的非线性振动行为.

不对称润滑工况下碰摩转子—轴承系统的动力学分析

在考虑非线性油膜力的基础上 ,建立了具有碰摩故障的转子 -轴承系统的动力学模型。研究了具有碰摩故障的转子在两支承轴承使用相同和不同粘度润滑剂时的动力学行为 ,发现随着一端轴承润滑油粘度的降低 ,转子的混沌区域和拟周期区域扩大了。该结果为采用不同粘度润滑剂的转子

双盘悬臂转子—轴承—机匣耦合系统碰摩故障分析

针对航空发动机转子系统的质量主要集中于压气机及涡轮部分的工程实际,将航空发动机转子系统简化为双盘悬臂连续体转子系统。建立含碰摩故障的双盘悬臂连续体转子—轴承—机匣耦合动力学模型,导出双盘悬臂连续体转子的四阶偏微分运动方程。运用变步长四阶龙格库塔法模拟系统的碰摩故障响应,分析转速与偏心量对系统碰摩故障响应的影响,发现该模型在发生碰摩故障时的一些非线性动力特性,为解决工程实际问题提供一定的理论依据。通过所建模型与单盘转子模型振动特性的比较,验证建立模型的必要性与工程意义。

隔振对机械转子—轴承系统振动特性影响

基于非线性油膜力模型和有限元方法,仿真分析了旋转设备轴系—弹性隔振系统的振动特性。结果表明,弹性隔振能够有效控制振动向基座的传递,但同时会导致设备轴振比刚性安装时明显增大。为避免在弹性隔振工作状态下轴振超标,在转子—轴承系统设计阶段考虑弹性隔振的影响是极有必要的。

转子—轴承—密封系统非线性动力学特性研究

采用数值方法研究转速对转子-轴承-密封系统非线性动力学特性的影响,采用Muszynska非线性密封力模型和Capone圆轴承油膜力模型,建立超超临界汽轮发电机组高压端转子—轴承—密封系统的非线性动力模型。通过数值方法,研究转速对转子—轴承—密封动力学特性的影响,计算不同转速下的转子时间历程图、轴心轨迹图、Poincare图和频谱图,揭示了转速变化对转子非线性振动的影响规律。

转子—轴承系统参数的修正

本文导出临界转速对轴段的抗弯刚度、结点质量、油膜刚度、轴承座的静刚度及当量质量等参数的敏感度。当实测的临界转速已知时,用最优化及迭代方法可以求得对数学模型参数的修正方法。为了说明本方法的应用,计算了一个多跨转子——轴承系统,计算结果说明,这方法能给出今人满意的修正模型。而且在迭代过程中,收敛速度也是很快的。

润滑油温度对碰摩转子—轴承系统稳定性的影响

以故障转子-轴承系统油膜力与碰摩力相互作用为背景,建立了转子—轴承系统非线性动力学方程,探究了润滑油温度对系统稳定性的影响,采用四阶Runge-Kutta法求解动力学方程并分析该系统的稳态特征,得到该系统在油温分别为0、40、80℃时系统的分岔图、频率瀑布图、时域图、轴心轨迹图、频谱图及庞加莱图,揭示了系统的非线性行为。研究表明,温度主要影响油膜涡动发生的转速与振幅,转速升高至油膜震荡后系统的振动以油膜震荡为主。

双跨转子-轴承系统裂纹-碰摩耦合故障的稳定性

建立带有裂纹—碰摩耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究系统周期运动的稳定性及失稳规律。双跨裂纹转子系统以倍周期分岔形式失稳,双跨碰摩转子系统以Hopf分岔形式失稳,当裂纹较小时,裂纹—碰摩耦合故障转子—轴承系统以Hopf分岔形式失稳;随着裂纹深度的加大,其影响逐渐显现,系统以倍周期分岔形式失稳,且失稳转速降低;耦合故障转子系统响应谱上存在半倍工频成分的整数倍频率成分。研究结果为转子—轴承系统耦合故障诊断和安全运行提供了参考。

不对中对膜片联轴器耦合转子轴承系统固有特性的影响

考虑转子系统不对中因素的影响后,建立了膜片联轴器耦合转子 轴承系统的动力学模型,分析了在对中和不对中两种状态下转子系统的特征值、模态和系统的稳定性。结果表明,在一定量的不对中作用下,不对中对系统的临界转速影响不大,系统的模态显著改变;当不对中较大时,对系统动力学特性的影响不可忽略,其中系统的稳定性有恶化的趋势。

不同轴承联合作用下转子系统的不平衡响应

基于线性振动理论分析并计算了滚动轴承和滑动轴承联合作用下转子系统理想对中和不对中时的不平衡响应。结果表明,不平衡响应主要发生在临界转速附近,此时不对中量对系统的不平衡响应的影响非常显著,而在工作转速处,不对中量对系统不平衡响应的影响变小。

双跨转子系统支承松动的动态特性及故障特征研究

建立带有支承松动故障的具有三轴承支承双跨弹性转子—轴承系统非线性动力学模型,对其复杂的运动特性进行数值研究,分析松动质量对系统非线性特性的影响和故障特征。研究结果表明,在高转速区,支承松动质量对系统运动特性有显著影响,特别是混沌和周期3分频运动;松动端轴颈的运动轨迹呈现出特有的形状。研究结果为有效识别转子—轴承系统的支承松动故障提供一定参考。

挤压油膜阻尼器非线性油膜力近似解析改进方法

提出了一种求解挤压油膜阻尼器(SFD)非线性油膜力的近似解析方法.针对Reason方法不适用非稳态工况的缺点进行了改进,并用典型的Jeffcott转子-轴承系统为具体算例进行了验证,结果表明,改进后的方法能够适应动载荷下的非线性油膜力分析,为转子-轴承系统的非线性分析和优化设计提供了有效手段.

Estimation of the Forces on Rubbing Rotor-Bearing System

It*ss very important to identify the load on rotor bearing system. Based on load identification in time domain, a new method combined with transfer matrix method is applied in rubbing rotor bearing system to estimate the force on rubbing rotor for the first time. Avoiding calculating the modal parameters, the outside excitation force on multi point and the distribute of internal forces on rubbing rotor bearing system can be identified by this way at the same time. Finally, the simulation is made on partial lateral rubbing rotor bearing system. For the faulty of rotor/stator rub, the point where rubbing occurs and the change of impact forces can be detected by this method in order to improve the accuracy of rotor/stator rub faulty diagnosis.

REDUCING VIBRATION WITH FRICTION-DAMPING IN HIGH-SPEED ROTOR SYSTEM

To reduce the excessive vibration of a high-speed rotor system at the critical speed, a friction damper with a flexible support structure is introduced. The mechanism of vibration reduction and support characteristics are analyzed and a friction damper is designed. The effect on an unbalanced response is studied. Results show that the stiffness factor and the friction-damping factor of the damper are related to the cone angle and the friction factor of the inner-ring when adopting a proper structure. By changing these parameters and the Z-directional stiffness of the outer-ring, the stiffness and the damping characteristic of the damper can be varied. Introducing a friction damper into the support can reduce the stiffness and increase the damping of the support, thus decreasing the critical speed to avoid the operating speed, suppress the resonant response of a rotor system, and attenuate vibration forces to the outside.

COUPLED DYNAMIC CHARACTERISTICS AND CONTROL OF ROTOR-CONICAL MAGNETIC BEARING SYSTEM

The coupled dynamic characteristics of the conical electromagnetic bearing are presented and their definitions are given. On the basis of the analyses of the characteristics, the dynamic model of five degrees of freedom (five-DOF) rotor-conical electromagnetic bearing system is made, and the influence of the coupled characteristics on the system optimal controller is analyzed.

关于核电主泵轴系临界转速计算及稳定性标准的探讨

总结飞轮、叶轮以及非规则转子结构的简化方法;列举了目前主要的临界转速的判定标准;并以转子—轴承耦合系统为基础计算核电主泵临界转速和轴系的不平衡响应分析。