推进轴系橡胶艉轴承刚度等效研究

研究推进轴系橡胶艉轴承刚度等效方法,给出重力作用下的轴系艉轴承的等效支承位置及刚度。建立转轴-轴承非线性接触有限元模型,获得轴承表面压力和位移分布,然后采用单点、多点支承模型进行刚度等效。结果表明,单点支承等效可以较为准确地描述转轴位移,但转角不够准确;5点支承等效较单点支承等效具有更高的精度,可以较为准确地描述轴系变形,而且动刚度等效也能较准确地描述频响特性(微幅振动条件下),尤其对于低频区域(小于60 Hz),与转轴-轴承接触模型的计算结果几乎一致。     

转子偏心下环模制粒机的振动分析与结构优化

环模制粒机因其高效率、低能耗等优点广泛应用于饲料、生物质能源等领域,而目前的环模制粒机振动剧烈,尤其是有转子偏心时环模会受到强烈的振动冲击,严重减小环模的使用寿命。因此对转子偏心下环模制粒机的振动特性进行了分析并对其主要结构进行优化。基于粉体挤压成型规律以及环模与压辊挤压成型规律,建立了考虑压辊表面正向静摩擦力作用下的环模与压辊之间准确的相互作用力模型,并对压辊与环模有相对位移时其相互作用力的变化规律进行建模和分析。基于多体动力学软件建立了转子偏心下环模制粒机的动力学仿真模型,分析转轴、主轴以及挤压力的振动特性,并对主轴、支撑架以及转轴轴承的结构或位置参数进行分析和优化。研究结果表明:压辊与环模之间相互作用力与相对位移之间近似成线性关系;主轴上转轴支撑段直径应大于直径;主轴直径增大有利于转轴振动幅值减小但是会增大挤压力幅值,将压辊底座通过柔性杆与主轴连接可在减小转轴振动的同时大幅减小挤压力的振动;支撑架的径向刚度应大于1×10~7N/m,弯矩刚度应大于1×10~5N·m/deg;转轴轴承间距存在与轴承刚度相关的最优值,且最优轴承间距会随着轴承刚度增大而减小。     

含电磁轴承的推进轴系横向振动特性研究

推进轴系振动通过轴承基座激发壳体结构,从而引起结构辐射噪声。针对推进轴系横向振动控制问题,提出采用电磁轴承抑制支承振动传递的方法。建立了包含电磁轴承的轴系动力学模型以及相应的轴系横向振动计算方法,分析了电磁轴承等效刚度对轴系振动特征和振动传递的影响规律,从理论上说明了电磁轴承用于刚度控制的可行性。仿真结果表明,轴系横向振动频率随电磁轴承刚度变化而变化,通过改变含电磁轴承的支承等效刚度,可调节轴系在不同转速下运行时的力传递特性,减小螺旋桨振动通过轴系向壳体传递。     

针对柔性转子系统的电磁轴承支承刚度阻尼参数识别

为了用传统转子动力学的理论和方法分析支承在电磁轴承上的转子系统动力特性,电磁轴承支承的等效刚度和等效阻尼是必须获知的重要参数。已有研究提出的电磁轴承等效刚度和等效阻尼的识别方法大多都是建立在单自由度模型或刚性转子模型上的。针对支承在电磁轴承上的柔性转子系统,提出了其等效刚度和等效阻尼参数的识别方法。首先,设计了静态力和动态力两种自由度凝聚方法,把柔性转子有限元模型凝聚到所需要的自由度,减少了模型中未知数的数量,并提取凝聚后转子模型中的激励与响应关系;然后建立电磁轴承激励和加配重激励两种情况下的电磁轴承等效刚度和等效阻尼的识别方程;最后,通过一个电磁轴承-柔性转子系统算例验证了识别方法的有效性。算例分析了由于柔性转子振动相位的变化和增加识别方程主自由度数量对识别精度和效果的影响。     

汽轮机座缸式轴承振动影响因素研究

大型汽轮机排汽缸轴承通常采用座缸式。将轴承支撑特性用参振质量和支撑刚度表示,油膜特性用八个刚度和阻尼系数表示,建立了考虑支撑刚度影响后的等效分析模型。计算结果表明,座缸式轴承振动受支撑特性影响较大。支撑刚度不仅会影响系统等效刚度,也会对系统等效阻尼产生较大影响。不同支撑刚度下转子-轴承系统所表现出来的绝对轴振、相对轴振和轴承座振动特性不同。支撑刚度较低时,轴振和瓦振之间的相位差较大,根据三者幅值和相位之间的关系可以评估支撑刚度特性,监测座缸式轴承的绝对轴振比相对轴振更有意义。排汽缸轴承振动对转子不平衡很敏感,可以通过精细动平衡减小振动。     

多转子轴系优化耦联及其不平衡响应有限元分析

建立了单跨转子和耦联转子系统的动力学有限元模型,通过数值解法获得轴系各转子残余不平衡量对轴系动力响应,分析了耦联转子系统各转子的残余不平衡量安装相对相位对系统不平衡响应的影响,获得两段和三段耦联轴系通过调整相对相位有效降低轴系振动的新方法。     

不对中-不平衡故障影响下的几何非线性转子振动行为研究

为了研究大幅涡动过程中转轴的几何非线性,利用Hamilton原理建立了转轴的等效动力学模型,其中综合等效线性刚度和等效非线性刚度来反映转轴的几何非线性特征。在此基础上,考虑了齿式联轴器的不对中故障和转盘的不平衡故障,进一步研究了耦合故障作用下几何非线性转子系统的动力学行为。通过对比线性转子和非线性转子的响应差异,来分析转轴几何非线性对系统振动特性的潜在影响,并围绕联轴器的不对中程度、转轴半径和转轴长度等参数进行讨论。     

电磁轴承振动传递特性研究

通过有限元方法建立转子的仿真模型,结合电磁轴承动态模型获得整个电磁轴承支承转子闭环系统状态方程。基于该状态空间模型,计算转子受外扰力作用时轴承处力传递率频域响应、在外冲击力作用下位移响应及动态力响应,以此考察电磁轴承的振动传递特性,并与滚珠轴承进行对比。计算结果表明,电磁轴承的刚度阻尼等支承特性与滚珠轴承显著不同,其力的传递率频域响应较平缓,无滚珠轴承支承时某些频率附近的突出峰值。在冲击力作用下电磁轴承支承时,转子位移及动态轴承力振动均能较快恢复稳定状态,振动传递明显减小。     

轴承刚度对船舶推进轴系振动传递路径影响分析

采用传递矩阵法,将船舶推进轴系简化为质量点单元、弹性支承单元和具有分布参数的梁单元。基于修正的Timoshenko梁理论,推导出推进轴系的场传递矩阵表达式。然后,引入相应的边界条件,形成方程组并实现不同轴承刚度下推进轴系轴承处的力和位移响应求解。最后,从能量的角度,对推进轴系各轴承传递路径处的功率流进行分析,并与有限元结果比较。结果表明:基于修正Timoshenko梁理论的传递矩阵法在计算推进轴系弯曲振动时是可行有效的;艉后轴承刚度对轴系振动传递影响最大,艉前轴承次之,推力轴承影响最小。     

110MW汽轮发电机组轴系转子不平衡故障的诊断及治理技术

根据振型分离方法和模态理论的基本思想,对检修后的捷克110 MW汽轮发电机组转子不平衡故障进行了诊断.在工作转速下对轴系各轴承进行实测和分析诊断,得出发电机转子7#瓦振动超标的主要原因是转子存在较大的二阶不平衡分量的激振力,并且在转子激振力作用下发电机轴承座刚度降低,轴承座基础产生差别振动,导致7#瓦垂直振动和轴向振动超过振动标准数倍.这种诊断方法在故障诊断和轴系动平衡领域有着良好的工程应用前景.     

离心泵转子动力学模型中流体力的简化

采用叶轮流体力的简化方式可以提高离心泵流体激励诱发振动的计算的准确程度。根据达朗伯原理对试验台架建立了包含离心泵基座的四圆盘三轴段转子动力学模型;将流体力分别简化为叶轮内20 %流体质量、40 %流体质量、CFD集中力与力矩,采用Newmark-隐式算法对转子动力学模型进行瞬态响应分析。结果表明,将叶轮上流体力简化为CFD;所得集中力与力矩时;可有效得出离心泵运转过程中流体激励所诱发的基座振动。而所获得的基座振动位移与加速度幅值均远大于将流体力简化为叶轮内20 %或40 %流体质量所获得的基座振动数值。另一方面,将流体力简化为叶轮内40 %流体质量所获得的基座振动大于简化为叶轮内20 %流体质量所获得的基座振动。     

Mathematical rotordynamic model for lateral vibration analysis of induction motors with dynamic eccentricities regarding start-up

The paper shows a mathematical rotordynamic model for lateral vibration analysis of induction motors with dynamic eccentricities regarding start-up. With this mathematical model, different kinds of dynamic eccentricities—mass eccentricity, magnetic eccentricity and bent rotor deflection—can be analyzed. Beside the mechanical influences—e.g. the rotor mass, rotor shaft stiffness, oil film coefficients of the sleeve bearings, structural stiffness of the sleeve bearing housings and end shields—also electromagnetic influence—e.g. the electromagnetic field and magnetic eccentricity—can be analyzed for the start-up. The paper is based on the well-known theory of accelerated resonance passing and is an enhancement of the theory for induction motors, considering also electromagnetism during start-up. Based on this rotordynamic model, the absolute displacements of the shaft centre, the shaft journals and the sleeve bearing housings can be analyzed as well as the relative displacements between the shaft journals and the sleeve bearing housings. Additionally, also the vibration velocities at the sleeve bearing housings can be derived. The aim of the paper is not to replace a detailed finite-element-model by a simplified analytical model, but to show the mathematical coherences between rotordyamics and electromagnetics for a start-up of an induction motor, considering different dynamic eccentricities.     

Numerical study on the lubrication oil distribution in a refrigeration rotary compressor

For a rolling piston rotary compressor, oil supply into various lubrication elements has been analytically studied. The lubrication system, consisting of centrifugal shaft pump, radial oil feeding holes, bearings with grooves and some other sliding surfaces has been modeled by employing equivalent electric circuit network. A computer simulation program has been developed to solve the network model of the lubrication system. Its numerical solutions include total oil flow rate into the shaft inlet, oil flow rates in the main and sub journal bearings and in the eccentric bearing, and oil leakages through roller end clearances into suction and compression chambers. Validation of the numerical simulation has been made by the measurement of the total oil flow rate into the shaft. With the aid of computer simulation, parametric studies have also been carried to investigate the effects of the bearing groove shape and groove inclination angle on the bearing oil flow rates.     

多轴系耦合作用下齿轮系统转子裂纹故障的振动特性研究

为了探究多轴系耦合齿轮系统中的转子裂纹故障与单轴系转子裂纹故障振动响应特性的异同点,基于Jones轴承建模理论,建立滚动轴承的拟静力学模型;利用Timoshenko梁单元建立传动轴的有限元模型;考虑时变啮合刚度、齿轮传递误差、陀螺效应等因素,利用集中参数法建立齿轮副的动力学模型。将轴承、传动轴与齿轮副模型进行集成,建立齿轮系统非线性动力学模型;利用能量释放率理论与应力强度因子为零法分析裂纹转子单元的呼吸效应,利用Newmark-?数值积分法对转子裂纹故障进行动力学仿真,研究转子裂纹故障的振动响应特征。结果表明：与单轴系转子裂纹故障不同,当齿轮系统发生转子裂纹故障时,由于齿轮啮合的引起的耦合效应及转子裂纹引起的呼吸效应,时域响应表现出明显的幅值调制现象,频域中转频及其2倍频幅值增加明显,在啮合频率处伴有明显的边频带。研究结果为齿轮系统转子裂纹故障的监测与诊断提供了理论基础。     

轴系校中状态对艉轴承力传递特性影响

船舶轴系的弯曲振动通过艉轴承传递到船体引发船体艉部振动并产生噪声,是影响船舶舒适性和安全性的主要因素之一。船舶轴系由于较大的自重和出于对轴承保护的原因必须进行轴系校中,校中过程中轴承垂向位置的变化将会改变各轴承所受载荷,继而改变轴承刚度,影响轴系振动特性及轴承处的力传递特性。为此,利用传递矩阵法建立轴系校中和弯曲振动模型,对一轴系实例分别进行直线校中和以艉轴后轴承静载最小为目标的优化校中,求得两种不同校中状态下各轴承处受力响应,研究发现两种校中方式低频段相差微小,在高频段有明显区别。     

从随机振动响应中提取滚动轴承的刚度参数

在自行设计研制的转子动力学试验装置和测试系统上，依据刚性转子系统横向振动模型，通过测量滚动轴承随机振动响应，给出了从随机振动响应中提取滚动轴承刚度的完整方法，并编写了相应的数据处理程序。这种方法与传统的非转动的直接激振法不同，给出的滚动轴承线性刚度能反映与转动的相关性。结果分析表明，这种方法是比较可靠的；且当转子的转速越低于一阶临界转速，转子的抗弯刚度大于滚动轴承刚度时，测出的滚动轴承线性刚度就接近真实值。这种方法还能给出滚动轴承的非线性刚度，但与此相关的问题还有待进一步探讨。     

旋转机械无试重现场动平衡原理与应用

提出了一种高效的无试重现场动平衡原理与方法,并进行了实验验证及现场应用研究。无试重平衡的基本原理是通过数值模拟的方法,通过在平衡平面上施加虚拟不平衡量,确定转子在轴承处的振动相位相对于平衡平面处的激振力的相位的滞后角。这种滞后可以借助不断完善的转子动力学理论以及有限元数值模拟方法进行确定,其关键是确定轴承的刚度和阻尼系数。滞后角和振动的相位相加便为激振力的相位,将该相位反相可得到配重的相位。配重量由测量得到的振幅和计算得到的振幅之间的比例关系以及虚拟不平衡量的大小确定。实验研究以及现场的平衡实践表明,该方法可以在不加试重的情况下,实现对转子的有效平衡,从而降低机组的现场动平衡的时间和成本。     

潜油电泵机组故障特征提取的实验研究

潜油电泵是目前国内外各大油田所使用的主要机械采油设备,常见故障为叶轮偏磨、叶轮砂堵和轴承偏磨。通过采集潜油电泵机组井口振动信号,经过小波分析处理,提取这三种常见故障的典型频率特征,并以此作为故障诊断的依据。进而将该方法应用于现场故障诊断,取得了良好的效果。实验结果表明,在油田实际应用中,该方法能够有效地识别叶轮偏磨、叶轮砂堵和轴承偏磨等常见故障。     

外滚道剥落的高速轴承转子非线性系统及其振动响应分析

为了建立符合工程实际的外滚道剥落高速轴承转子系统动力学模型,将滚道剥落引起的时变位移和时变冲击激励、油膜时变刚度和时变阻尼、钢球与滚道时变接触刚度和时变接触角、时变接触力等非线性因素综合考虑,结合JONES的高速球轴承动力学模型建立了外滚道剥落的高速轴承转子系统非线性动力学模型.基于该模型研究了剥落尺寸和转速变化时轴承...