采用电磁轴承控制柔性转子临界转速分布的建模和仿真分析

提出了采用电磁轴承支承柔性转子,通过支承特性的调节,改变柔性转子的各阶临界转速的分布位置,使柔性转子顺利实现超临界运行.将电磁轴承支承特性建模融入到经典转子动力学的柔性转子有限元建模理论中去,构建了电磁轴承支承的柔性转子系统模型进行仿真.仿真结果表明:通过调节电磁轴承的等效刚度,可以明显改变柔性转子平动和锥动两个刚体临界转速,而对一阶弯曲和二阶弯曲两个弯曲临界转速影响不大.调节等效阻尼可明显减小转子过临界时的振动.     

电磁轴承支承特性分析及优化调节

为了使电磁轴承系统具有更好的悬浮稳定性,同时又能保持良好的支承性能,提出了一种电磁轴承支承特性优化调节的数值解析方法。以电磁轴承支承特性基本理论为基础,从电磁轴承系统稳定性和稳定裕度的角度出发,定量研究了支承特性的调节与系统稳定性的关系,并着重分析了系统时滞对支承特性调节的影响。实验结果表明:通过该优化调节方法调节电磁轴承支承特性,系统转子的振幅较小;加时滞模块的电磁轴承系统功率谱幅值明显大于不加时滞模块的系统。这表明该方法有效,时滞对系统支承特性的调节有阻碍作用。     

立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

转子-SFDB系统临界转速及稳定性的一种迭代解法

本文研究装有挤压油膜阻尼器(SFDB)的转子-轴承-支承系统的临界转速计算及运动稳定性分析,探讨了不同的油膜阻尼器设计参数对转子系统临界转速及运动稳定性的影响。文章首先建立起考虑各种因素在内的转子系统的运动微分方程;然后通过复数运算,找出转子系统通过此非线性支承时的传递矩阵;进而用一种新的迭代方法计算转子系统的临界转速及稳定性边界。通过对以上振动特性进行分析,找到挤压油膜轴承-转子系统获得最佳设计时的参数范围。     

磁流变液阻尼器在磁悬浮轴承中的应用

设计了一种磁流变液阻尼器并应用于磁悬浮轴承系统中,由于临界转速分析是转子支承系统设计中最重要的内容之一,针对基于磁流变液阻尼器的高速磁悬浮柔性转子,利用有限元法分析了不同刚度和不同阻尼分别对磁悬浮转子临界转速的影响程度,从理论上得出了磁流变液阻尼器支承刚度在104～105 N/m之间、阻尼在700 N·s/m附近时对转子临界转速影响较大的结论,分析结果有助于指导磁流变液阻尼器的设计.     

微电机临界转速计算方法研究

为了减少微电机临界转速对电机的危害,对微电机转子临界转速计算方法进行了研究。以分析法为基础设计了适合各种类型的微电机转子临界转速的计算程序,介绍了计算程序考虑各种主要因素。以轴承支承类型设计了两种转子支承夹具,对样品进行了频率响应测试。实验测量结果显示,两种支承计算和测试数据误差在10%以内。由此可见,该计算程序可以计算各种类型微型电机转子,对工程实践具有重要的指导意义。     

横向裂纹多盘柔性转子系统的动力学特性

采用Rayleigh方法计算横向裂纹轴单元的刚度模型,基于有限元法建立具有横向裂纹的多盘柔性转子-轴承系统的数学模型.分析裂纹对多盘柔性转子-轴承系统的动力特性的影响,研究由于裂纹的存在而产生的超谐波共振和亚谐波共振,讨论了这些共振的特点,特别是系统的2倍频和3倍频谐波分量的特性,分析了靠近1/2和1/3倍第一临界转速时的轨迹变化以及裂纹的位置和深度对非线性特性的影响.结果表明,与两端刚性支承的简单Jeff-cott转子相比,利用在次临界转速处2倍频和3倍频超谐波成分作为检测多盘转子系统中的裂纹指标是可行的.     

电磁轴承支承特性的主动可控性研究

以PID控制的主动电磁轴承系统为基础,给出了电磁轴承支承特性理论表达式的参数构成,分析了比例、积分、微分控制参数和控制时滞对电磁轴承支承特性的影响,并通过针对性的实验,对电磁轴承支承特性的可控性及控制关系进行定量分析。实验结果表明:控制时滞决定了电磁轴承的支承特性是否与激振频率有关;控制算法中的积分项主要影响低频区等效阻尼的正负,对等效刚度的影响基本可以忽略;系统的固有频率和差动结构会使电磁轴承的等效刚度和等效阻尼值有所减小。     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承上的动力学

采用有限元法建立了由滚动轴承组成的具有固定间隙的备用轴承-电磁轴承-柔性转子系统在电磁轴承失效前后的动力学方程，分析了转子的初始坠落位置、转速、转子不平衡量以及备用轴承的支撑阻尼和刚度对转子在坠落过程中的瞬态动力特性的影响。结果表明，即便转子系统在工作时的振动很小，初始脱离位置对转子在坠落过程中的动力特性具有明显的影响；柔性备用轴承的采用，特别是具有较大阻尼的备用轴承，不仅可以减小电磁轴承失效后转子在坠落过程中的振动及碰撞力，而且能够抑制在长时间内具有较大振动和碰撞力的在全间隙范围内的反向回转运动；随着转子不平衡量、备用轴承的支撑刚度及转子转速的增大，在坠落过程中备用轴承所受到的碰撞力和转子在全间隙范围内出现回转运动的可能性增大。     

大型机组电机转子振动特性的有限元分析

电机转子是石化机组设备中的关键设备。针对某大型机组中电机转子振动偏大问题,利用有限元法对该转子的动力学建模,并考虑了轴承支承刚度和阻尼随转数变化的非线性,计算了转子系统的临界转速和稳态不平衡响应等问题,研究不平衡量分布对转子振动特性的影响,找出了影响转子动力学特性的主要因素,为转子系统的故障诊断和排除提供了理论依据。     

汽轮机转子-轴承系统的不平衡响应分析

汽轮机内部转子-轴承系统的动力响应特性直接关系到其使用性能的优劣。使用有限元法对转子-轴承系统进行了建模,考虑轴承刚度对系统临界转速的影响,对同一转速和不同转速下的不平衡响应特性进行了详细讨论,确定了系统的敏感位置,为汽轮机的优化设计提供了理论依据。     

转子-轴承-电机-隔振器系统不平衡响应分析

建立了转子－轴承－电机－隔振器系统的3维有限元模型,系统分别采用电磁轴承和机械轴承作为转子的支承,利用专业转子动力学软件sAMcEF／ROTOR对相同的不平衡量,分析了系统的不平衡响应。通过改变隔振器的刚度,计算了不同隔振器下系统的不平衡响应。分析结果表明,对于所分析的电机,采用电磁轴承作支承时,机脚处的不平衡响应小于采用机械轴承作支承时的不平衡响应。     

基于Madyn 2000超高压多级离心泵转子动力学分析

针对35 MPa超高压多级离心泵转子系统,采用有限元法计算和实验法测试在不考虑密封且刚性支承下的临界转速和静弯曲挠度,得到Madyn2000二维轴对称转子计算模型;通过计算叶轮前后密封口环、螺旋密封轴套在0. 25mm和0. 5 mm两种密封间隙下的压差、刚度、阻尼以及质量动力特性系数,得出了两种密封间隙作用下转子的坎贝尔图和前两阶临界转速;通过计算转子不平衡阻尼位移响应,得出了其共振放大系数为2. 02,小于隔离裕度临界共振放大系数2. 5,额定工作转速下的转子最大位移响应为7. 22μm,小于密封间隙0. 25 mm,满足API工况设计要求。分析表明,离心泵转子系统的密封结构和密封间隙直接影响其临界转速、模态振型以及频率响应。     

止推轴承对多自由度柔性转子稳定性的影响

利用试验模太分析技术，在双跨三支承、多自由度柔性转子试验台上，试验研究了止推轴承及其间隙的改变对转子系统的稳定必的影响，通过对转子支承中不装止推轴承、装止推轴承且在两种轴向间隙状态下的三组试验的对照，证实止推轴承能有效地提高柔性多自由度转子系统稳定性。     

轴承油膜动特性对转子临界转速的效应计算

介绍了非定常情况下,滑动轴承动压油膜的动态态特性对转子支承刚度的作用,在此基础上建立了基于油膜动力特性及底座支承刚度动力学模型的计算方法,并用于传递矩阵法求解转子系统的临界转速,计算结果表明,随着系统的支承刚度下降,转子系统的临界转速是下降的。     

支承磁悬浮轴承的径向磁流变阻尼器设计

转子振动时其频响函数是其刚度和阻尼的函数,调节合适的刚度和阻尼,可以抑制转子振动.针对磁悬浮轴承对转子振动抑制能力差的缺点,设计了一种径向磁流变阻尼器.用这种阻尼器支承的磁悬浮轴承转子系统,通过控制磁流变阻尼器线圈中的电流来改变整个转子系统的支承刚度和阻尼,抑制转子高速时的振动.采用ANSYS对整个支承系统的电磁场进行仿真,验证及改进所设计的磁流变阻尼器.     

涡轮机支承动刚度及其对转子临界转速的影响

为了避免机组在运行中发生剧烈的振动,在设计中必须正确地确定转子的临界转速。实践证明,转子支承的动刚度和油膜刚度对转子的临界转速有较大影响。通常,电站汽轮机弹性支承转子的临界转速值较刚性支承转子的临界转速值下降10～30%,个别的甚至下降40%以上,在一般情况下,临界转速的阶次愈高,下降的幅度也愈大。因此,为了正确地计算转子临界转速,必须测定支承动刚度和油膜刚度等数据。本文仅就支承动刚度的测定及其对转子临界转速的影响进行了计算和分析,所得数据可供有关设计部门参考。     

柔性基础内燃机被动隔振系统的建模与仿真

以多体动力学为基础,结合有限元技术和实体建模技术,建立柔性基础内燃机被动隔振系统刚/柔混合仿真模型。并对支承在柔性平板结构上的某四缸柴油机隔振系统进行动力学仿真计算,静平衡及激振力仿真结果均与理论计算十分吻合。通过改变柔性平板支承刚度来改变柔性基础的边界条件,进一步获得不同刚度条件柔性基础上内燃机隔振系统的隔振特性。通过比较柔性基础上隔振器支承力和刚性基础上隔振器支承力的变化,结果表明：柔性基础对隔振器支承力有重要影响,受柔性基础弹性影响的系统自振有可能成为影响支承力变化的主要因素。     

飞机水平盘旋下弹性支承转子的特性研究

为研究转子系统在一定的外激励下的特性,使得研究与实际状况更加吻合,采用Jeffcott转子弹性支承模型,建立飞机处于水平盘旋状态下弹性支承转子系统的运动微分方程.运用Runge-Kutta数值法研究了飞机水平盘旋下处于一定角速度的刚性和弹性不同支承情况下的瞬态响应,并对仿真结果进行对比分析.结果表明,由于弹性支承使其转轴刚度降低,其临界转速随之降低;处于同一角速度下的弹性支承比刚性支承进入稳定振动的时间长,比刚性支承振动幅度大;弹性支承和刚性支承在同样的情况下转动都会产生稳定的周期解;因此可以通过对转子系统支承刚度的适当调节,可以达到优化系统性能的目的.     

一种非线性弹性支承转子系统的非线性特性研究

研究了在飞机水平盘旋下非线性弹性支承转子系统的非线性响应,及其分叉和混沌现象.建立了非线性弹性支承下转子系统的模型和运动微分方程,运用Runge-Kutta法对系统进行仿真计算,对在同一非线性情况下转子和支承响应进行分析比较.数值仿真结果表明:由于非线性因素产生在支承处,非线性出现在一倍和二倍临界转速处,并在临界转速附近会出现较复杂的混沌运动;当转速较高时,多出现倍周期、拟周期、周期运动,同时非线性弹性支承转子系统仍具有自动定心功能.