Research on a Rigid Rotor-Sliding Bearing System with a Squeeze Film Damper

In this paper, a dynamic model on a rigid rotor sliding bearing system with a SFD is established. The stability and bifurcation behaviors of the system are studied. On the basis of the differential equations of fluid momentum and mass continuity, the distribution pressure function is derived by taking oil film inertia force into consideration. Damping force, clearance excitation force, interference force of different frequencies and static load are also considered in the model. Finally, the governing equations of the stability and bifurcation behaviors of the system are solved by Floquet theory. Simulation of dynamic model shows that the rigid rotor sliding bearing system can maintain stability and exhibit a Hopf bifurcation phenomenon in a certain range.

基于ISFD的滑动轴承转子系统不平衡振动抑制研究

由于高转速和大功率的需要,现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的,因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果,对安装有ISFD阻尼支承后的转子系统的不平衡振动响应进行了研究。首先,以实验室现有的转子试验台为基础,设计了安装有滑动轴承的ISFD阻尼支承结构,对ISFD的减振机理进行了介绍;然后,运用有限元方法,研究了ISFD弹性体的径向刚度特性;最后,搭建了单跨对称转子试验台,采用试验的方式,研究了该ISFD阻尼支承结构对转子不平衡振动的抑制效果。研究结果表明:在较宽的载荷范围内,ISFD弹性体的位移值与静载荷呈线性关系,具有优良的线性刚度特性;ISFD具有优良的阻尼特性,可以较好地抑制不同转速工况下滑动轴承转子系统的不平衡振动,在1 800 r/min的工况下,转子在x和y方向的振动降幅分别为38.4%和49.4%;ISFD阻尼支承可以有效抑制滑动轴承转子系统不平衡故障导致的工频振动,在1 600 r/min的工况下,转子在x和y方向的工频振动降幅分别为19.5%和29.4%,其减振效果良好。该研究成果可以为ISFD在滑动轴承转子系统中的实际工程应用提供借鉴,具有良好的应用前景。

不平衡转子─滑动轴承系统稳定性的非线性研究

基于周期解计算的打靶法和Ｆｌｏｇｕｅｔ稳定性理论，本文给出了转子－轴承系统不平衡激励周期解及其稳定性非线性分析的数值方法。用此方法研究了刚性转子－圆柱轴承系统中不平衡量对稳定性的影响。结果表明，转子不平衡对稳定性有较大的影响，特别是较大的不平衡具有显著的增稳作用。讨论了能抑制轴承油膜失稳的最小不平衡量的算法。文中轴承瞬态油膜力直接用差分法求解Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程得到，虽然计算量较大，但计算结果较接近实际。

Poincare型胞映射分析方法及其应用

本文用Poincare型胞映射方法对平衡及不平．衡轴承转子非线性动力系统的全局特性进行了分析研究，同时求得了一定状态空间内系统存在的周期解及其在各不同Poincare截面上的吸引域，得到了一些新的现象和规律，并通过对平衡及不平衡轴承转子系统的全局特性异同的比较。

磁流变液阻尼器-转子-滑动轴承系统稳定性实验研究

通过实验研究了支承在磁流变液阻尼器和滑动轴承上的转子系统在振动主动控制过程中的运动稳定性问题。实验发现 ,当转子升速、控制电流稳定时 ,随着控制电流的增大 ,在一定转速范围内会出现由滑动轴承引起的油膜涡动和油膜振荡 ;而当转速稳定、突然施加或撤除控制电流时 ,转子的振动可在短时间内达到新的稳态 ,不会发生失稳 ,此后 ,在一定转速和控制电流条件下转子系统仍会发生失稳 ;但采用开关控制抑制转子临界振动时系统能稳定运转。研究表明 。

滑动轴承间隙对转子稳定性的影响

通过CFD软件计算N-S方程的方法来研究滑动轴承的油膜特性,它比Reynolds方程更能真实反映实际的油膜特性。建立不同的滑动轴承间隙模型,导入CFD软件计算,分析不同轴承间隙对转子稳定性的影响。模拟表明,不同轴承间隙对旋转机械转子稳定性起着非常重要的作用。

挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的影响

建立了转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的动力学计算模型,分析了挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的强迫振动的影响、挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼搭配关系以及转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的自由振动稳定性问题。研究结果表明,合理的外弹性支承可以使系统的振幅得到有效控制,而且也提高了系统的稳定性;如要减小系统的振幅可以通过一个低的支承刚度和一个合适的阻尼来实现。在小的支撑刚度的情况下,存在一个很宽的支承阻尼域,此域可以获得低幅值的不平衡响应。

基于Newmark法两端支座松动拉杆转子动力学分析

建立了具有两端轴承基座松动故障的拉杆转子模型(松动轴承基座质量称为松动质量块,松动轴承基座与地面连接的刚度称为松动刚度),并推导了其运动微分方程。基于分离变量法和Sturm-Liouville理论得到了有限长滑动轴承油膜力近似解析解,运用Newmark法分析了该转子系统的非线性动力学行为。首先,将无故障转子、一侧轴承基座松动和两侧轴承基座松动转子系统动力学进行比较,结果显示存在松动故障的转子具有更加复杂的动力学行为,而且存在松动故障的转子振幅比无故障转子的振幅大。其次,对两端轴承基座松动情况进行了分析,结果表明转子系统存在着周期、周期三、周期五、周期六、周期七、准周期和混沌等运动形式。同时发现,随着转子转速升高,松动质量块的振动幅度也随之增大。当两端松动质量和松动刚度不同时,松动质量较大或者松动刚度较小的一侧,转子的振幅和松动质量块的振幅较大,随着两侧松动质量和松动刚度差值的增加,两侧转子的振幅和松动质量块的振幅的差值也随之增加。

袋式轴承油膜特性及其对转子稳定性的影响

利用CFD软件分析了不同油膜厚度、转速和供油压力下袋式轴承的油膜特性及其对汽轮机振动的影响.利用UG软件建立袋式轴承的物理模型,导入Workbench的Mesh软件中进行网格划分,计算不同油膜厚度、转速和供油压力下的袋式轴承的油膜压力分布,分析油膜特性对汽轮机转子稳定性的影响.结果表明：油膜厚度、转速、供油压力对袋式轴承的油膜特性及对旋转机械转子稳定性具有重要作用.转速越大,油膜稳定性越好,汽轮机转子运行越稳定;在最佳的油膜厚度为0.06mm及0.07mm时使汽轮机能安全稳定的运行,并且供油压力在0.1~0.2MPa时,增大供油压力可以明显提升轴承油膜的承载能力,有利于轴承的稳定.

椭圆滑动轴承椭圆度对汽轮机振动的影响

用三维软件UG建立椭圆轴承物理模型,将建立的模型导入ANSYS软件进行分析,首先运用CFD模块计算不同椭圆度圆柱滑动轴承的压力分布,后将所得的压力分布导入ANSYS软件里进行多物理场耦合分析,分析不同椭圆度下的油膜特性和其轴承的振动幅值。数值计算结果表明:汽轮机运行中存在合理椭圆度范围,使得汽轮机的振动幅值在允许值内。

基于CFD的袋式轴承油膜特性的分析

利用CFD软件分析不同油膜厚度、转速、供油压力下袋式轴承的油膜特性。首先将UG软件建立的物理模型导入Workbench的Mesh软件中进行网格划分,再计算不同的油膜厚度、转速、供油压力下的袋式轴承的油膜压力分布;由于Workbench的Flunet里没有黏温方程的计算模型,则需要用Flunet里的udf自定义编程接口将编写的C++程序导入该软件的计算器中,求解袋式轴承在不同转速、油膜厚度和供油压力下油膜温度分布。结果表明:通过对袋式轴承的数值模拟可以看出,最佳的油膜厚度、转速、供油压力对袋式轴承的油膜特性及对旋转机械转子稳定性起着非常重要的作用。汽轮机启动运行时,在合理的转速范围内,转速越大,温升降低,油膜稳定性越好,汽轮机转子运行就越加稳定;最佳的油膜厚度和供油压力使袋式轴承油膜压力稳定,温升小,使承载能力提高,且保证汽轮机安全稳定运行。

某滑动轴承-转子系统次同步失稳机理分析及试验研究

通过简化的轴承转子系统模型,分析了次同步失稳机理,给出了次同步失稳解决方案。在试验台架上进行了5叶可倾瓦滑动轴承支承的柔性转子系统运转试验,当工作转速处于2和3阶临界转速之间时,观察到了明显的次同步失稳现象,获得了失稳门槛转速,分析得出轴承中环形流体周向平均速度系数。通过修改转子结构,提高低阶横向弯曲临界转速,有效消除了次同步失稳,实现了试验转子的超高速稳定运行。

基于Wilson-θ法的碰摩拉杆转子非线性动力学特性分析

建立了具有2个轮盘的拉杆转子模型,将轮盘间的接触效应等效为具有非线性刚度的抗弯弹簧。基于Wilson-θ法分析了碰摩拉杆转子的动力学行为,将拉杆转子的运动行为与相应的整体转子进行比较,研究结果显示拉杆转子具有较好的稳定性;分别以转轴转速、轮盘偏心量、转轴刚度和碰摩刚度为控制参数,分析了系统的动力学行为,结果显示转子系统具有非常复杂的运动行为;比较了考虑碰摩和不考虑碰摩时系统的动力学行为,结果证明碰摩对转子运动会产生较大影响,碰摩刚度是影响系统运动行为的重要因素之一。

基于精细积分法的轴承-拉杆转子系统非线性动力学分析

针对轴承-转子系统非线性动力学响应的求解问题,基于改进的精细积分法研究了拉杆转子系统的非线性动力学行为。将改进的精细积分法与Wilson-θ法、Newmark法进行比较,结果证明改进的精细积分法的计算结果比Wilson-θ法、Newmark法更接近精确解,求解了拉杆转子系统的非线性动力学响应,并且考虑了拉杆转子圆盘的摆动对转子动力学行为的影响,研究了计算步长对转子系统的非线性动力学行为的影响,结果表明:在非周期运动阶段步长对转子的动力学行为影响较大,在周期运动阶段步长对转子的动力学行为也有一定的影响。

基座松动拉杆转子动力学分析

建立旋转机械一侧基础松动拉杆转子动力学模型,利用Wilson-θ法分析该系统的动力学响应。将考虑基础松动与不考虑基础松动的转子动力学行为进行比较,分别以转子转速和松动质量为控制参数分析了转子动力学行为,同时对比了转子松动端与未松动端的运动轨迹。研究发现,转子基础松动对其动力学行为有很大影响,考虑基础松动后,其分岔点后移,且运动行为更为复杂丰富;转子的运动行为非常丰富,主要表现为周期、倍周期、周期三、周期五、准周期、混沌等,且松动质量块也具有与转子相同的运动行为;转子松动端的振幅比未松动端的振幅大,且轨迹形状也有很大差别。

滑动轴承半径间隙对转子系统振动特性影响研究

建立考虑半径间隙的轴承-转子系统动力学模型,基于有限差分法并运用超松弛迭代法求解Reynolds方程得到油膜压力分布。计算不同半径间隙和载荷下滑动轴承的油膜特性,得出各静动特性系数、最大油膜压力和最小油膜厚度的变化曲线。在不同半径间隙下对轴承-转子系统进行动力学分析,得到转子系统轴心轨迹、时域响应和频域响应。结果表明:调整轴承半径间隙可以有效减小转子系统因不平衡而产生的振动,降低转子系统的不平衡敏感度,为维持轴承-转子系统在不同工作状态下的稳定提供参考。

大型转子－滑动轴承系统运动稳定性的研究

首次运用大系统稳定性理论及方法研究大型转子－滑动轴承系统的稳定性问题。着重于刻划转子。轴承系统稳定性的定性性能及方法学；定义、引入并解释了描述系统稳定性的性能指标及其物理意义；探讨解决机械系统目前常用的一些传统稳定性分析方法难以解决的问题。文中给出的实例表明了方法的可行性、有效性和独到之处，论文的直接应用背景是大型汽轮发电机组轴系的稳定性问题。