单转子—支承系统通用分析程序设计

单转子系统通用分析软件的设计思想是用传递矩阵法建立系统的主导方程,用直接积分法求解系统的动态响应。该软件除包括常规的求转子系统临界转速、振型、不平衡响应等分析功能外,还可以计算任一个或某几个盘的突加不平衡响应,可以分析带单个或多个挤压油膜阻尼器的转子系统的瞬态特性,可以进行转子的参数修改、灵敏度分析等。该软件还配有相应的后处理程序和绘图程序。程序通过人机对话提供各种功能选择、数据输入输出,使用较为方便,是一个通用性较强的分析软件。     

多级齿轮传动转子系统的模态缩减与振动特性分析

提出了一种适用于多级齿轮传动转子系统的模态缩减法,以某透平驱动水泵系统为研究对象,采用有限元法建立了系统的动力学模型,并利用模态缩减法减少了系统自由度.在此基础上研究了系统的固有特性、不平衡量与静态传递误差引起的稳态响应、启动状态下的瞬态响应以及稳定运转下突加不平衡时的瞬态响应.结果表明,在计算系统的固有频率和稳态响应...     

航空发动机转子突加不平衡参数分析及LQR控制技术应用

为分析航空发动机转子系统升速和正常工作时不平衡突变现象,推导了突变时刻动力参数的瞬时变化以及线性二次型调节器(LQR)在变速转子上的作用过程。通过有限元法和传递矩阵法建立动力涡轮转子瞬态响应分析模型并验证其有效性。研究了支承刚度变化和突变量变化对动力参数瞬时响应变化的影响以及基于主动控制技术下突加不平衡瞬时响应的变化过程。研究发现,支承刚度和不平衡量变化对瞬时突变的参数响应具有一定的影响变化规律,LQR能有效降低突变引起的不平衡瞬态响应。     

某弹用涡轮喷气发动机动力特性分析

应用传递矩阵法计算了某弹用涡轮喷气发动机的临界转速和振动响应,分析了转子支承刚度对临界转速的影响,以及不同支承条件和不同油膜间隙下转子的稳态不平衡响应。研究表明,当转子系统的前支承刚度不高于1×107N/m,挤压油膜阻尼器的油膜间隙不小于7.0×10-5m时,发动机的动力特性能得到有效的改善。     

航空发动机整机动力响应分析及程序设计

航空发动机整机动力响应分析软件的设计思想是将发动机作为三路（静子机匣系统，高压转子系统和低压转子系统）来建立模型，用直接积分法分析发动机整机动力响应。该软件可以分析由于转子不平衡力引起的发动机的稳态响应，还可以分析发动机的瞬态响应，如转子突加不平衡和转子加速时发动机的响应。软件也可以进行发动机局部结构修改后的响应分析及灵敏度分析等。算例分析结果表明，软件的计算时间、精度等均满足设计要求，在目前较多使用的微机上，就可以分析双转子航空发动机的整机动力响应。     

柔性转子─支承系统瞬态响应分析的模态叠加─Riccati传递矩阵法

利用模态叠加概念和Ｎｅｗｍａｒｋβ差分公式，采用加速度型状态变量，导出了非线性柔性转子一支承系统中分布质量轴段的场传递矩阵，然后用Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法稳定空间边界值问题，提出了分析柔性转子一支承系统瞬态响应的模态叠加一Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法。此法未对非线性元件作线性化近似处理，所以对弱、强非线性系统均适用，此法的传递矩阵维数低、稳定性好、计算精度和效率较高、易程序化，尤其适合于分析含强非线性元件大型柔性转于一支承系统的瞬态响应。     

柔性转子——支承系统瞬态响应分析的模态叠中—Riccati 传递矩阵法

利用模态叠加概念和Ｎｅｗｍａｒｋβ差分公式，采用加速度型状态变量，导出了非怀性柔性转子一支承系统中分布质量轴段的场传递矩阵，然后用Ｒｉｃｃａｔｉ传递耻法稳定空间边界值问题，提出了分析柔性转子－－支承系统瞬态响应的模态叠加－－Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法。此法未对非线性元件作线性化近似处理，所以对弱、强非性系统均适用；此法的传递矩阵维数低、稳定性好、计算精度和效率较高、易程序化，尤其适合于分析含强非线性     

非线性多转子—支承系统的偏置同步响应

利用等效线性化法将多转子－支承系统中的非线性元件逐次换为具有等效参数的线性元件，借助Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵法稳定空间边界值问题，提出了分析多转子－支承系统偏置同步响应的等效线性化—Ｒｉｃｃａｔｉ传递矩阵迭代法。实例计算了装有中介轴挤压油膜阻尼器的双转子发动机的偏置同步响应。结果表明本法稳定性好、传递矩阵维数低、所需算机容量和机时小，明显优于模态综合法［１］，特别适合于分析含有强非线性元件的大型多转子－支承系统的偏置同步响应。     

Prohl传递矩阵—Newmark差分公式积分法

本文提出了借Newmark法建立传递矩阵,然后用Prohl法求非线性转子-支承系统的瞬态响应及分析稳定性的方法.这方法综合了Prohl法和Newmark法的优点.此外为克服Prohl法的缺点-数值不稳定,传递向量采用了■,而不是传统的■.文中实例计算了装有挤压油膜阻尼器的单转子和双转子-支承系统的瞬态响应,其结果与Runge-Kutta法的结果相吻合.     

复杂转子系统支承阻尼优化设计

本文用拟模态综合法分析计算复杂转子系统的不平衡响应;以系统的不平衡响应和支承动载荷为目标函数,对支承阻尼进行了优化设计。通过对一双转子系统的分析计算,说明本文所提出的理论、方法对于旋转机械的动力特性设计和改进是有价值的。     

转子系统不平衡响应的灵敏度和估算方法

本文采用有限元法首次推导出系统的稳态不平衡响应关于各类参数的灵敏度公式,提出了用灵敏度公式估算不平衡响应的近似方法。在转子模型算例中,用所推公式研究了系统参数对不平衡响应的影响,并对不平衡响应进行了估算,将其与重新计算值相比较。当参数变化40%时,不平衡响应的估算误差低于3%,且估算与重算的机时比约为1∶5。     

内外激励下双转子系统非线性动力学特性研究

针对含中介轴承的双转子系统,在考虑转子不平衡和中介轴承非线性因素的基础上,推导并建立了双转子系统的非线性动力学模型,研究了内外激励下双转子系统的非线性动力学特性。首先,针对建立的双转子-中介轴承系统非线性动力学模型,研究了双转子系统的幅频响应,获得了高低压转子的主共振特性;其次,考虑双转子系统非线性参数的影响,分析了内外激励下双转子系统的非线性动力学响应,通过分岔图、轴心轨迹图、庞加莱截面图、时域波形图和频谱图等,获得了不平衡影响下高低压转子在激励频率变化下的运动状态和频率特征;最后,分析了不平衡量对双转子系统非线性响应特性的影响,研究了不平衡量变化下高低压转子动力学特性的演变规律。研究结果可为双转子系统动力学特性设计和高低压转子故障诊断提供参考。     

Jeffcot转子-滑动轴承系统不平衡响应的非线性仿真

本文用动力仿真法考察了 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子椭圆轴承系统的不平衡响应。计入了轴承油膜力的非线性。仿真计算前,先以非定常雷诺方程和雷诺破膜条件为依据,生成了轴瓦非定常油膜力数据库。用龙格库塔法对运动方程作步进积分,同时反复对轴瓦力数据库进行插值以获得轴承力的瞬时值。考察了支撑于一对椭圆轴承上的 Ｊｅｆｆｃｏｔ 转子的不平衡响应。所得的动力学行为以及转子和轴颈的涡动轨迹,均与线性动力学（以轴承的线性化动特性系数为依据）所得的结果相比较。两者虽在很小的不平衡量下吻合良好,但凡当不平衡量不是很小时就有显著差别。可见有必要计入油膜力的非线性,特别是当需要计算大不平衡量下的不平衡响应时。     

旋转机械的振动计算

本文提出了一种分析转子系统自由振动的方法，根据材料力学原理建立了一套数学模型，然后通过数学变换，导出一个新的依赖于频率的传递矩阵，此传递矩阵在旋转机械的振动计算中具有普遍意义。     

一种基于频响因子的转子系统基础冲击响应计算方法

考查地震或水下非接触爆炸冲击下旋转机械的动态响应特性,一般从研究转子系统基础冲击响应出发。由于陀螺效应和转子-轴承的交互效应,转子系统运动方程系数矩阵呈非对称性,不能在模态坐标下解耦,无法利用常规模态叠加法求解,所以以往的研究一般采用数值积分如Newmark法等进行迭代求解,但数值积分法相对模态叠加法要耗费较多的计算资源。提出了一种复数域内转子系统冲击响应计算方法,无需坐标解耦但仍可以利用线性叠加法进行响应求解。首先将激励和响应傅立叶展开成复数形式,包括正向旋转项和反向旋转项,根据方程左右两边相同频率前系数相等的事实得到特征方程,将特征方程写成简单矩阵束的本征方程形式,求得矩阵束的本征值和本征向量,将本征向量正规化,进一步得到矩阵束的逆阵,将逆阵元素取名为“频响因子”,将逆阵与激励相乘即可得到频率响应幅值,将所有频率响应成分叠加即可得到系统响应。通过一个工程实例,比较了所提方法与数值积分方法的结果,比较分析表明,所提方法满足工程要求,可以作为转子系统基础冲击响应和瞬态响应计算的一种普适方法。     

薄壁机匣发动机轴承位置不平衡响应矢量逆推方法

整机动平衡相较传统工艺动平衡可大幅提高整机不平衡振动控制效率;由于发动机振动测点位于薄壁机匣支承结构表面,无法直接测得轴承位置的不平衡响应矢量,使整机动平衡难度增大。为此,提出一种基于机匣外部测振信号的轴承位置不平衡响应矢量逆推方法;虑及薄壁机匣支承结构动力特性的影响,通过仿真分析结合试验获得测点振动响应与轴承位置不平衡激励之间的影响函数矩阵;利用该函数矩阵及机匣外部振动测点实测响应逆推轴承位置不平衡响应矢量。通过对典型双转子发动机高保真机匣系统的数值仿真分析,验证了该方法的有效性;对于实现发动机转子不平衡矢量逆推以及整机振动控制具有工程应用价值。     

双转子航空发动机整机振动建模与分析

针对实际的双转子航空发动机,建立了航空发动机双转子-支承-机匣耦合动力学模型.在耦合模型中,利用有限元方法对转子和机匣系统进行建模;支承系统采用了集总参数模型,计入了滚动轴承和挤压油膜阻尼器的非线性;定义了5种支承和连接方式,以适应复杂的双转子航空发动机转子-支承-机匣耦合系统建模.运用Newmark-β法和改进的Newmark-β法(翟方法)相结合的数值积分获取系统非线性动力学响应.最后进行了航空发动机的整机振动分析,分析了系统临界转速、应变能及不平衡响应灵敏度,研究了挤压油膜阻尼器的减振特性以及系统突加不平衡的瞬态响应.     

励磁绕组短路下关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响

分析了励磁绕组短路下,关键运行参数差异对汽轮发电机转子动力学特性的影响。关键运行参数包括短路程度、短路位置,以及电机负载率;转子动力学特性包括转子不平衡磁拉力激励特性、径向振动响应特性,以及转子铁芯动力学响应规律。基于柔性转子不平衡磁拉力激励与振动响应的理论分析、有限元仿真计算,以及动模试验来探索不同运行参数造成动力学特性差异的规律。结果表明：正常情况下转子不平衡磁拉力趋于零,转子振动以常规基频和定子传递过来的各偶次倍频为主;励磁绕组匝间短路下,转子不平衡磁拉力及其振动响应将产生新的奇次倍频成分,且通频振动幅值增大。随着短路程度或负载的增加,转子不平衡磁拉力与振动响应的基频将增大;短路位置越靠近大齿处,转子不平衡磁拉力与振动幅值越大;转子铁芯大齿的外表面和内槽表面边沿为动力学响应的危险位置。     

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。     

一种动刚度的测试方法及其在动平衡中的应用

基于Jeffcott转子,利用转子不平衡激振力与转子不平衡响应的线性关系,提出了一种不受初始弯曲影响的动刚度测试方法。利用动刚度与影响系数之间的关系,提出了基于动刚度的无试重动平衡方法。通过建立双盘单转子实验器,测试盘的暂态不平衡响应曲线,计算出全转速下盘处的动刚度,对这种动平衡理论进行了验证,实验表明这种方法的平衡效果显著。