重力对具有初弯和不对称刚度机动转子特性的影响

建立在机动飞行器内具有初始弯曲和不对称刚度的单盘转子的动力学模型 ,研究重力方向与转子轴间夹角变化对等速运行转子幅频特性曲线和等变速运行转子瞬态响应的影响。结果表明 :( 1)重力方向与转子轴间夹角变化将导致等速运行转子的幅频特性曲线发生变化 ,振幅差别明显 ,特别是在临界转速之前振幅区别较大。如果其他转子参数相同 ,当重力方向与转子轴间夹角从 0°～ 36 0°变化时 ,部分夹角对应的振幅曲线会重合。 ( 2 )如果重力方向与转子轴间夹角变化 ,则等变速运行转子的瞬态响应振幅也明显不同 ,特别是等变速初期的振幅差别很大。不同夹角所对应的响应曲线可能在临界附近及之后重合。 ( 3)当初始弯曲方向与不平衡方向夹角大到一定程度时 ,等速转子的幅频曲线或等变速转子的瞬态响应曲线的走势发生根本的变化。随着转速的升高或降低 ,转子振幅可能会下降然后再上升 ,或者在临界前保持不变 ,之后则振荡并衰减。 ( 4 )初始弯曲值的大小对转子振幅曲线趋势变化影响很大 ,而重力参数的变化只影响振幅的大小 ,而不影响幅频曲线的趋势。由上述结论可以得到一种新的诊断初始弯曲及判断初始弯曲方向与不平衡夹角大小的方法     

波箔气体轴承支承的转子非线性振动的研究

为提高波箔气体轴承支承的微型透平机械转子在高速运转时的稳定性,需要对由波箔轴承气膜力和箔片摩擦力引起的非线性振动进行研究。建立在轴承气膜力和箔片摩擦力共同作用下的转子局部受力模型,运用4阶变步长Runge-Kutta法计算转子在不同转速下的振动响应,观察转子升速过程中的混沌运动成分,分析转速对转子非线性动力学性能的影响。结果表明,转速变化会引起响应形态的变化,非线性振动作用在临界转速区不明显,远离临界转速区时较明显。     

Jeffcott裂纹转子弯扭耦合振动特性分析

以重力决定的开闭裂纹模型为研究对象，导出了固定坐标系下该模型的刚度扭阵，建立了裂纹转子弯扭耦合振动微分方程，并对转子裂纹的升速瞬态响应和影响因素进行了计算机仿真研究。结果表明：升速过程中，弯振存在1／3阶和1／2阶亚谐共振现象，扭振出现1／2阶亚谐共振；在弯扭左耦合区，出现弯扭耦合共振；在亚临界转速区，存在1X，2X和3X等倍频分量的弯振和扭振；影响弯扭耦合振动特性的因素很多，包括裂纹刚度、裂纹夹角、质量偏心和阻尼等。     

600MW超临界汽轮发电机组低压转子叶片脱落振动特性研究

针对国产600 MW超临界汽轮发电机组低压2转子末级叶片脱落故障问题,开展低压转子叶片脱落对机组轴系振动特性的影响研究。采用有限元法构建轴系动力学模型,进行临界转速与振型分析;通过施加瞬态激励力模拟叶片脱落,建立低压转子叶片脱落瞬态激励模型,开展机组轴系非线性瞬态时域分析,得到工作转速3 000 r/min下轴系叶片脱落和各轴承处振动响应;对比激励前后振动响应,总结低压转子叶片脱落故障对轴系振动的影响规律。研究发现,轴系振型以各跨转子弯曲振型为主,叶片脱落主要影响其所在跨转子的振动特性,且表现为典型的瞬态不平衡振动特性。     

膜片联轴器对转子系统动态特性的影响研究分析

用有限元分析膜片联轴器联接转子系统的振动特性与发生裂纹、碰摩故障时的动态特性与响应。利用各单跨转子临界转速与转子系统临界转速的比较分析，研究膜片联轴器对转子系统弯曲振动、弯扭耦合振动的影响，以及转子发生裂纹、碰摩故障时膜片联轴器的影响，并提出膜片联轴器在机器故障诊断与维护中的有利作用。     

拉杆转子临界转速随拉紧力变化规律试验

为了研究拉杆转子临界转速随拧紧力的变化规律,搭建了拉紧力测量试验台,测量拉杆拉紧力随拧紧力矩的变化。设计并加工了模化拉杆转子,搭建了拉杆转子转动试验台,测量在不同拉紧力下拉杆转子的动力学响应。根据5组不同拧紧力矩下的动力学响应得到了拉杆转子前两阶临界转速,分析了临界转速随拉紧力的变化规律,并与理论计算结果进行了对比分析。结果表明,随着拉紧力的增加,拉杆转子在升速和降速过程中的前两阶临界转速随着拉紧力的增加而增加。与理论计算结果对比发现,理论模型计算的前两阶临界转速与试验结果比较接近,但仍需要进一步改进以更好地反映拉杆拉紧力对临界转速的影响。     

具有锥齿轮啮合作用的转子系统振动分析

以某型传动功率较大的具有中央锥齿轮啮合作用和挤压油膜阻尼器的航空发动机转子支承系统为对象 ,采用弯扭耦合传递矩阵法计算临界转速、横向振动固有频率、稳态不平衡响应和初始弯曲响应。着重研究锥齿轮啮合作用下轴承力幅频特性 ,介绍寻找峰值转速的方法 ,发现在中央锥齿轮啮合作用下 ,出现了临界转速以外力幅最大的峰值转速 ,并对机匣振动幅频特性试验曲线进行分析。研究降低峰值转速下振动水平的方法及支承方案对发动机转子—支承系统振动特性的影响 ,得出了有工程参考价值的结论     

转子-机匣系统振动特性研究

采用传递矩阵法计算转子－机匣系统的临界转速、不平衡响应及初始弯曲响应，计算转子－机匣系统临界转速及稳态响应时的位能与位能分配，提出了借助转子－机匣的位能分配判断各阶临界转速的分析方法，并研究了机匣对系统振动特性的影响。     

基于ANSYS的大型屏蔽电机泵转子系统建模及动力学分析

基于ANSYS建立了大型屏蔽电机泵转子系统的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析研究了陀螺效应对转子系统临界转速和质量不平衡响应的影响。分析结果表明:陀螺效应对临界转速计算结果影响较大,转子动力学分析时应考虑陀螺效应;考虑陀螺效应后,转子系统临界转速大于设计临界转速;各测点质量不平衡响应一次共振峰值小于横向振动设计限制;叶轮中心和上、下飞轮中心振幅远大于其它位置振幅,为易振动部位,实际运行中应重点选择这些位置进行振动监控。     

小型无轴承永磁薄片电动机设计

针对小型无轴承永磁薄片电动机的设计要求，基于理论计算与有限元仿真设计定、转子，并以转矩和悬浮力为目标设计电动机转矩绕组与悬浮绕组，以转子旋转坐标系为基础设计转子悬浮力直接控制策略。建立仿真模型对转子起浮及电动机升速过程进行仿真，仿真分析表明电动机起浮响应速度快，运行稳定。并搭建试验台进行验证，试验结果表明转子静浮时振动不超过±5μm,转速达到2 000 r/min时振动不超过±40μm,实现了电动机的稳定悬浮及旋转。     

流线隧道式涡轮增压器转子动力学特性分析

为研究流线隧道式涡轮对涡轮增压器转子动力学特性的影响,将某型号车用涡轮增压器叶片式涡轮替换为流线隧道式涡轮,建立了密封流体激振、叶尖间隙激振和隧道涡轮轮缘间隙激振耦合条件下的转子系统模型,计算分析了涡轮材料和轮缘间隙对转子临界转速、稳态响应以及瞬态响应的影响。结果表明,K418高温合金隧道涡轮转子一阶临界转速大幅降低,稳态响应稳定性较好,但瞬态响应振动剧烈、失稳,表明隧道涡轮采用K418高温合金需要调整结构设计;SiC陶瓷隧道涡轮转子一阶临界转速下降、稳态响应振幅增加,但对转子稳定性影响不大,二阶临界转速有微小增加,稳态响应振幅下降,瞬态响应稳定性较佳。     

考虑构件偏心时磁场调制型磁齿轮传动系统的主共振

考虑磁场调制型磁齿轮传动系统中内转子偏心,建立了基于时变磁耦合刚度的参数振动动力学模型,采用多尺度法推导了内转子上转矩激励频率接近系统固有频率时的共振响应计算公式,分析了算例系统的主共振响应。结果表明:当转矩波动频率接近系统不同阶固有频率时,产生的共振振幅相差较大,且共振响应中只有一个自由度的振幅很大,而其他自由度振幅很小;系统响应中激励频率占主导成分,而激励频率与磁耦合刚度波动频率的组合频率对系统响应影响很小。较大的主共振会严重恶化系统动力学行为,对其进行研究可以为深入探索该系统的动力学特性、优化不同工况环境下的设计参数提供理论依据。     

裂纹转子弯扭耦合振动瞬态分析

针对两端刚性支承的Jeffcott转子，导出了固定坐标系中裂纹轴的剐度矩阵，建立了裂纹转子的弯扭耦合振动非线性微分方程。通过数值仿真手段，着重分析了转子升速过程中弯振和扭振的瀑布图、Bode图以及加速度的影响。研究表明，升速过程中，弯振和扭振都出现了1／2阶和1／3阶亚谐共振现象，它们的1X，2X和3X分量共振峰对应转速下的相位角有180。的突变，且在除各分量峰值转速外的其他转速处（如ω0，1／2ω0和1／3ω0）相位角也有一定的波动。弯振响应分别在1／3ω0，1／2ω0，ω0，3／2ω0，2ω0和左右弯扭耦合区处出现共振峰值，而扭振响应则在ωt0和左右弯扭耦合区处出现峰值。有无裂纹情况下的弯振和扭振受加速度的影响大致相同，但在相同加速度下，裂纹转子较无裂纹转子的临界峰值更大，对应的临界转速则更小。     

燃气轮机齿轮耦合转子系统动力学特性分析

为了降低燃气轮机齿轮转子系统不平衡响应,采用了耦合转子动力学方法对系统进行分析评价,在考虑齿轮啮合及轴承动力特性系数的基础上,利用传递矩阵法分别建立了两单轴转子的弯曲振动分析模型,推导了人字齿轮耦合单元的传递矩阵,应用整体传递矩阵建立了人字齿轮转子系统的弯扭耦合振动分析模型,对某燃气轮机齿轮-转子-轴承系统进行了振动特性分析。通过数值计算与分析,获得单轴转子以及齿轮耦合转子的不平衡响应。研究结果表明,该齿轮耦合使转子系统不平衡响应增大,同时传动系统的工作转速远离临界转速,系统处于安全稳定状态。     

转子系统穿越临界转速瞬态响应的振幅特性分析

由于不平衡质量的作用,转子系统在起动或停车过程中穿越临界转速时会产生很大的振动,严重时会造成转子破坏。研究了转子在瞬态响应中的振幅特性,通过调整转子加速度、支承刚度以及阻尼,分析各参数变化对转子共振振幅的影响。结果表明,选取适当的参数,可以有效减小转子系统的振幅,使转子平稳地穿越临界转速的共振区。     

气体波动引起的弯曲流道气波机振荡管结构动态响应研究

弯曲流道气波制冷机内气体波动引起的振动行为复杂，而二维数值计算不能对其进行真实的模拟，且实验过程中难以采集气波机的振动信号。为了解决以上问题，对弯曲流道振荡管结构动态响应进行了研究。首先，基于流固耦合数值模拟方法，开发了双开口弯曲流道气波机波转子三维非定常流体流动模型，并对模型进行了可靠性验证；然后，采用傅里叶变换技术提取了振荡管内不规则压力激励载荷，分析了非定常流体激励载荷时域和频域分布规律；最后，分析了波动压力下振荡管结构的动态位移场和应力场，计算了气波机波转子系统固有频率，与相同参数下的直流道振荡管进行了对比。研究结果表明：相对于直流道振荡管，弯曲流道气波机振荡管的最大振幅增加了1.74倍，不利于结构安全运行，但幅值在10^-2 mm以下，满足工程设计要求；虽然，振荡管插片振动频率与流激力载荷频率相近，但远离波转子结构的固有频率，因此不会引发结构共振和激烈的强迫振动，能够确保气波机安全平稳地运行。     

单盘转子的瞬态不平衡动力相应分析

建立了Jeffcot转子的瞬态运动方程,采用S imu link程序进行数值仿真,得到转子系统在不同加速度下的瞬态动力响应。就不同加速度下转子系统振动的振幅、相位、进动角速度随时间和转速的变化规律分别作了较详细的讨论,得出了相应的结论。发现转子变速越过临界转速时,振幅、相位和进动角速度均与转子偏心相对于转子挠曲面的位置有关。进动角速度波动的极小值和极大值都对应着响应曲线过临界后波动的极小值。振幅、相位、进动角速度在过临界后的波动频率随转速增加而增加。该仿真结果与试验结论相吻合[4]。     

大机动过载下不平衡转子的弯扭耦合振动分析

针对未来无人机承受较大机动过载的特点,基于Timoshenko梁以及圆盘单元理论建立任意机动飞行条件下不平衡转子系统的弯扭耦合振动有限元模型,分析大机动过载情况下转子的非线性响应特征。结果表明：机动飞行工况下,在弯曲自由度和扭转自由度上都产生了新的次谐振动频率成分;各频率成分幅值被放大,弯曲自由度和扭转自由度耦合增强;当转速超过1阶弯曲临界速度时,周期性明显变差。     

双盘柔性转子突加不平衡瞬态响应研究

转子系统在运转过程中可能由于叶片断裂等原因造成自身不平衡量突然增大,转子系统在突加不平衡条件下的响应特性是一个很值得关注的问题。运用传递矩阵法建立了双盘转子系统的运动微分方程,以Newmark-β积分法求解,模拟对比了转子系统在稳态和瞬态两种运转状态下的突加不平衡响应。结果表明:加速起动下转子越过临界转速后突加不平衡引发的震荡波动与自然波动频率一致;震荡波动的最大振幅与阻尼、突加不平衡总量及系统瞬时转速相关,波动的持续时间主要受系统阻尼影响;不同盘上发生突加不平衡,对临界转速处的响应振幅影响不同。     

基于极坐标圆的裂纹转子的振动分析

基于简单铰链裂纹模型,建立含初始弯曲裂纹转子的动力学模型,将裂纹、质量偏心、初始弯曲转化为外部激励,经量纲一化转换可应用于稳态、瞬态、非线性等不同运动状态下、不同系统参数情形下的裂纹转子的振动特性分析中.利用欧拉方程进行解析求解,对比分析无初始弯曲裂纹转子与含初始弯曲裂纹转子频率成分的差异,研究含初始弯曲裂纹转子的亚临界共振特性.定义一种适用于裂纹转子动力学分析的极坐标圆,可全面反映出振动响应幅值的变化关系;数值仿真计算得到不同参数下的极坐标圆,讨论刚度变化、质量偏心与质量偏心角、初始弯曲与初始弯曲角的影响,可为系统优化或抑制振动提供依据;相应的轴心轨迹与频谱分析验证极坐标圆的有效性和可行性.