磁流体密封中转轴偏心时磁场和轴受力的数值计算

在磁流体密封理论及磁场和磁场力计算理论的基础上,用Pro/E和Ansys软件联合建立密封结构的三维模型并用Ansys软件计算磁场分布和磁场力。在验证了计算方法的可行性后,计算某典型的三槽四齿密封结构在密封间隙分别为0.1mm和0.2mm时多种偏心量下的磁场分布和转轴受力。结果表明,磁流体的密封耐压随偏心率的增加而减小,且间隙越小,耐压对偏心量的变化越敏感;转轴受到的磁场力随偏心率的增大而增大,且依赖关系近似呈线性。进一步的分析表明,转轴偏心时受到磁场力的作用不是轴承失效的主要原因。

转轴偏心对离心压气机喘振边界的影响

采用试验方法研究了转轴偏心对某离心压气机喘振特性的影响,分析了轻度喘振和深度喘振的脉动特征,对比了不同转速、不同转轴偏心方向下离心压气机喘振边界的变化。试验结果表明:由于蜗壳非对称性的影响,离心压气机轻度喘振脉动幅值在周向上存在较大差异,且差异的幅值和相位均随转速的变化而变化;但蜗壳非对称性对深度喘振脉动幅值周向差异性的影响很小。与无偏心情况相比,转轴偏心最大使轻度喘振稳定工作范围相对增加4.24%。不同转轴偏心相位下,轻度喘振边界相对差异可达6.12%。当转轴偏心引起的最小叶尖间隙位于轻度喘振幅值较大的周向位置时,能有效抑制轻度喘振的周向差异性,拓宽轻度喘振边界,反之,轻度喘振稳定工作范围将会减小。蜗壳和转轴偏心的非对称耦合作用对深度喘振边界的影响很小,与无偏心情况相比,不同转轴偏心相位下深度喘振边界的变化均在1%以内。

复合故障状态下行星齿轮-转子耦合系统振动响应特性研究

目前,国内外学者对齿轮-转子耦合系统的动力学特性进行了研究,但是上述研究均没有考虑行星齿轮-转子复合故障状态。为此,以单级行星齿轮箱为例,通过构建含转子偏心和齿根裂纹故障的行星齿轮-转子耦合系统动力学模型,对复合故障状态下的行星齿轮-转子耦合系统振动响应特性进行了仿真分析和实验研究。首先,采用了集中参数法和Timoshenko梁理论,考虑了时变啮合刚度、支撑刚度、阻尼、陀螺效应、传动轴柔性等因素,建立了含转轴偏心-齿根裂纹复合故障的行星齿轮-转子耦合系统动力学模型;然后,采用了时间历程、频谱、轴心轨迹及相轨迹等方法,并根据其数值分析了不同故障对系统动态特性的影响,研究了偏心状态下裂纹扩展对系统振动响应特性的影响;最后,采用不同裂纹故障测试实验,验证了模型的准确性。研究结果表明:转轴偏心对啮合振动的影响显著,在行星轮系故障特性的分析中不可忽视;偏心-裂纹耦合影响下,系统振动响应由不平衡振动、正常啮合振动、故障冲击振动多源耦合而成,频谱中出现了转频f_( r)、啮合谐波kf _(m)以及复杂边带成分kf _(m)±f _(r)、kf _(m)±f _(r)±nf _(sc),并且随着裂纹程度的加大,调制现象更加明显。该研究结果可以为行星齿轮-转子系统复合故障诊断提供一定的理论依据。