转子-机匣系统碰摩的灵敏度研究

针对仅考虑质量偏心的Jeffcott转子碰摩的动力学方程，进行了转子-机理系统碰摩的灵敏度研究，分析了转轴刚度和阻尼、定子刚度和阻尼、偏心距和定子径向刚度对灵敏度的影响，并给出了数值分析解；讨论了参数的变化对碰摩的产生和影响，避免了设计旋转机械的盲目性。     

碰摩转子系统的随机响应分析

针对仅考虑质量偏心的 Jeffcott转子碰摩的动力学方程 ,进行了转子碰摩系统的随机响应分析 ,研究了把转轴刚度和阻尼、偏心距和定子的刚度作为随机参数的随机系统的响应 ,并给出了数值分析解 ;讨论了参数的随机变化对转子碰摩系统的影响。     

转子系统碰摩故障特征分析

通过大量的仿真计算，讨论了具有短油膜轴承支承的转子系统在发生碰摩故障时的非线性行为；分析了碰摩转子系统的故障特征、故障发生和发展的过程。从周期分岔特性和频谱特性等方面与碰摩转子做了对比分析，讨论了偏心矩、定子刚度和摩擦系数对碰摩转子型式的影响。     

双转子-支承-机匣耦合系统碰摩振动响应分析及试验验证

以某型航空发动机双转子试验器为研究对象,采用Newmark-β数值积分方法求解系统的动力学响应,在考虑高低压转子中介轴承的耦合和机匣的弹性变形及其运动的基础上,建立了碰摩故障双转子-支承-机匣耦合系统动力学模型,理论分析了转速、转子偏心量和碰摩刚度对转子系统动力学特性的影响并进行了相关试验。研究结果表明：发生碰摩故障时,转子和机匣测点频谱分析图中会出现转子的倍频和组合频率,可将其作为判断系统发生局部碰摩的特征信号;随着转子偏心量和碰摩刚度的增大,碰摩幅值响应愈加明显,碰摩程度亦愈加严重;机匣测点振动量值存在衰减,后续理论建模过程中应考虑传递过程的衰减。本研究结论可为碰摩故障机理的探究和碰摩故障的诊断提供参考。     

某核电站主泵转子-轴承系统碰摩故障分析

为了使核电站的主泵安全、长期、稳定地运行，利用非线性有限元方法、现代非线性理论与转子动力学理论，建立了某核电站主泵转子-轴承系统有限元模型，研究了主泵的碰摩故障问题，分析了碰摩刚度、不平衡质量偏心量与碰摩间隙对转子的影响。研究结果对核电站主泵等相似旋转机械的碰摩故障的诊断具有一定的参考价值。     

转子系统碰摩条件分析

转静子碰摩是转子系统的常见故障之一。通过对单盘转子系统碰摩运动规律的理论分析和仿真，得出了转子临界碰摩转速的解析表达式，分析了阻尼、偏心距和转静子间隙对转子临界碰摩转速的影响。结论表明：偏心距或静挠度增大则碰摩转速降低，而阻尼增大则碰摩转速提高；单盘转子系统在无其他故障的前提下产生碰摩的必要条件为r≥2Hξ√1-ξ^2；单盘转子系统在偏心距变化情况下的最大碰摩转速为γ=1/√1-ξ^2.     

非线性转子系统碰摩故障的突变性能分析

采用突变理论对非线性转子系统碰摩故障的突变性能进行了定量研究,用平均法推导了非线性转子系统碰摩故障的频率响应方程,建立了碰摩故障的尖点突变流形和分叉集,确定了激励频率、偏心距、轴刚度非线性系数等导致系统突变的重要影响因子,分析了影响因子变化与突变发展的规律,提出了避免突变发生的预防措施,并通过数值计算方法验证了以上分析结论.     

单盘转子碰摩条件分析

通过对单盘转子系统碰摩运动规律的理论分析和计算仿真,得出了转子初次碰摩转速的解析表达式;并对阻尼、偏心距和间隙对转子碰摩转速的影响进行了讨论分析.当转子的偏心距与间隙的比值大于1时,碰摩转速随偏心距的增大或间隙的减小而降低;随阻尼的增大而提高.当转子的偏心距与间隙的比值小于1时,碰摩转速随其比值变化规律是先增大,当达到最大值后又减小,且随阻尼的增大而减小.     

碰摩故障多自由度转子—轴承系统周期运动稳定性研究

以有限元理论为基础,建立考虑诸如非线性油膜力、陀螺效应等因素的碰摩故障转子—轴承系统多自由度模型,应用与Newmark法结合的打靶法分析碰摩故障多自由度转子—轴承系统的周期运动稳定性。研究系统随系统偏心距、碰摩间隙、碰摩摩擦因数、碰摩刚度等影响因素的失稳分岔规律。研究发现,小偏心距下系统发生hopf分岔失稳,而大偏心距下系统发生倍周期分岔失稳。减小系统的碰摩间隙、增大系统的摩擦因数或增大系统的碰摩刚度,将影响油膜涡动的形成,使系统失稳转速升高;对于轻度碰摩情况,系统分岔形式和失稳转速可能不发生改变,但对于重度碰摩情况,分岔形式和失稳转速将发生很大的变化。研究为相关转子—轴承系统故障诊断、振动控制及稳定性设计提供理论参考。     

碰摩故障转子-滚动轴承耦合系统非线性动力学研究

针对滚动轴承支承下的转子碰摩故障机理分析和故障诊断问题,考虑滚动轴承非线性赫兹接触和轴承径向间隙,建立了含碰摩故障的转子-滚动轴承系统动力学模型。应用数值积分方法得到系统的非线性响应,利用时间波形图、分叉图、频谱图以及Poincaré映射图,研究了系统响应随转速、轴承间隙、碰摩刚度、偏心量以及碰摩间隙的变化规律,为有效诊断滚动轴承支承下的转子碰摩故障提供了理论依据。     

碰摩微转子系统稳定性与分岔行为分析

微型旋转机械是MEMS中的重要动力源之一,微转子作为系统的主要驱动部件,其动力学特性直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。本文以Jeffcott微转子系统为研究对象,建立微转子系统的碰摩力模型和系动微分方程,应用微分方程稳定性和分岔理论,分析微转子碰摩解的稳定性与分岔特性及系统参数对稳定域的影响。结果表明:微转子转动角频率、偏心量、静子径向刚度、阻尼系数及摩擦系数等系统参数是影响MEMS微转子系统稳定性的主要因素。     

Nonlinear parameter identification of partial rotor rub based on experiment

To model and understand the physics of partial rub, a nonlinear rotor model is sought by applying a nonlinear parameter identification technique to the experimental data. The results show that the nonlinear terms of damping and stiffness should be included to model partial rotor rub. Especially, the impact and friction during the contact between rotor and stator are tried to explain with a nonlinear model on the basis of experimental data. The estimated nonlinear model shows good agreements between the numerical and the experimental results in its orbit. Also, the estimated nonlinear model could explain the backward whirling orbit and jump phenomenon, which are the typical phenomena of partial rub.     

高速碰摩转子的复杂动力学行为分析

应用非线性动力学现代理论对建立的碰摩转子模型进行了研究 ,结果表明 ,随着转速的提高 ,系统具有拟周期、周期、混沌运动交替出现的现象 ,且在不同的混沌区表现为不同的吸引子 ,高维拟周期轨道在 Poincare截面上表现出特殊的封闭形式。同时还揭示了阻尼对系统复杂运动的抑制作用和非线性刚度使系统运动进一步复杂等现象。这些现象对准确诊断碰摩故障、减小系统故障发生率和提高系统动力学特性都有重要意义     

不平衡激励对碰摩转子振动特性的影响

研究了 Jeffcott转子发生动静件碰摩时的非线性振动特性。根据数值计算的结果 ,分析了系统结构参数确定时 ,不平衡激励水平对转子振动分叉特性的影响 ,并给出了系统响应随转速变化的分叉图 ,以及拟周期、混沌时的轴心轨迹、Poincare截面图和频谱 ,揭示了碰摩转子的内在规律     

On the contact of partial rotor rub with experimental observations

Partial rotor rub occurs when an obstacle on the stator of a rotating machinery disturbs the free whirling motion of the rotor, which is more common than full annular rub among the cases of rubbing in rotating machinery. The intermittent contacts and friction during partial rotor rub makes the phenomenon complex. The several nonlinear phenomena of superharmonics, subharmonics, and jump phenomenon are demonstrated for the partial rub using an experimental apparatus in this study. The orbit patterns are also measured experimentally. In order to explain the phenomena of partial rotor rub, the analytical model for the contact between the rotor and stator should be chosen carefully. In this respect, a piecewise-linear model and a rebound model using the coefficient of restitution are investigated on the basis of the experimental observations. Also, Numerical simulations for the two models of contact are done for the various system parameters of clearance, contact stiffness, and friction coefficient. The results show that the piecewise-linear model for partial rotor rub is more plausible to explain the experimental observations.     

电磁轴承-挤压油膜阻尼器-转子系统的主动控制

转子系统的许多非线性因素由于转子偏心的存在而得到放大 ,至使转子与静件容易出现碰磨现象。本文针对转子系统偏心所引起的离心力提出一种主动控制方法 ,使系统避免出现碰磨 ,同时使挤压油膜阻尼器所产生的非线性不稳定影响最小。本文引入磁轴承理论对转动圆盘进行主动控制 ,并进行了仿真计算。     

转子叶轮—定子触碰故障的分析与辨识

基于航空涡轮发动机和工业透平机中的转子叶轮－定子间触故障背景,以力学建模力指导搭建了两类简支型的转子－定子触碰故障实验台架,考察了转子－定子间正常无触碰、早期尖锐型轻微触碰、中期兰尖锐型触碰,晚期平钝型触碰4种状态态时转子振动位移的时域轨迹,观测到了早期尖锐型轻微触磁时伴生的混沌现象;采用FFT方法对上述4种状态试验数据的频率结构作了分析,结果表明当出现三分频以下（包括三分频）的分频特征时可以初步判断叶片发生了早期触碰,而当转子振动位移的频谱图中仅存有两个分频分量甚至抽频分量时,叶片－转子间的触碰故障已非一日之寒。     

松动对碰摩转子-轴承系统非线性特性的影响研究

在同时考虑轴承油膜力和碰摩发生时转子与定子之间的相对滑动速度对非线性摩擦力的影响基础上,构造了含有松动和碰摩故障转子系统的动力学模型,对转子 轴承系统由松动和碰摩耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,发现该类系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象,研究结果为转子 轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供了理论参考。