基于非线性度的滑动轴承-转子系统支承松动状态评估

基于振动信号非线性度建立了滑动轴承-转子系统支承松动状态评估方法。针对滑动轴承-转子系统支承松动故障,运用转子动力学、机械振动等理论分别建立转子系统存在支承松动故障与无故障时的非线性动力学模型,其中松动间隙产生垂直方向弹性力采用非线性项进行描述。根据非线性度的定义,对支承松动系统动力学模型中滑动轴承油膜力采用8个系数动态特性线性化,松动故障弹性力部分采用泰勒展开进行近似,得到线性近似系统动力学模型。比较存在支承松动转子系统动力学模型与线性近似动力学模型的动力学行为差异,结合MATLAB数值积分方法,计算在不同松动间隙大小情况下滑动轴承-转子系统动力学行为非线性度,建立非线性度与松动程度之间的关系,直观地反映出支承松动故障对滑动轴承-转子系统动力学行为的影响程度,为转子轴承系统的支承松动状态评估提供一种新的思路。     

滚动轴承-转子系统的非线性动力学特性分析

接触非线性和间隙非线性耦合导致滚动轴承 转子系统表现出复杂的动力学特性 ,在工作转速范围内系统会产生分岔混沌振动 ,从而影响系统工作的稳定性和可靠性 ;在计及轴承接触非线性和径向间隙的条件下 ,建立了滚动轴承支承的水平刚性转子系统的非线性动力学模型 ,用数值积分方法得到系统在不同参数域中的相图、轴心轨迹、频谱图及Poincar啨映射图 ,研究了系统响应随转子转速的变化趋势。结果表明 :轴承的径向间隙是决定轴承 转子系统动态响应的一个重要参数。随着间隙的增大 ,混沌响应区变宽 ,轴承的动态刚度减小 ,故在设计滚动轴承 转子系统时 ,应对径向间隙进行优选。     

含裂纹的齿轮耦合转子系统非线性动力学特性分析

在考虑滑动轴承的非线性轴承油膜力以及齿轮齿侧间隙影响的情况下,综合了转轴裂纹以及齿轮质量偏心等常见故障,建立了齿轮耦合转子系统的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程.利用数值积分对方程进行了求解,并分析了齿侧间隙以及转轴横向裂纹对齿轮耦合转子系统非线性动力学特性的影响.     

含轴承间隙的转子非对称支承等效力学特性模拟分析方法

轴承间隙与支承非对称广泛存在于旋转机械系统中,是转子振动跳跃、偏移、反进动等复杂振动特性产生的主要影响因素。工程中对两者耦合影响下的复杂振动机理阐释不清,相关的等效力学模拟方法也各有局限。为此提出一种含轴承间隙的非对称支承结构等效力学特性模拟分析方法。通过支承结构的周向分解,解决了现有等效力学模拟方法难以同时模拟轴承间隙与支承非对称的问题。通过对典型发动机转子系统的分析对所提方法有效性进行了验证。结果显示轴承间隙与支承非对称共存时,系统会同时表现频率分离,振动跳跃与偏移现象,并且轴承间隙与支承非对称的影响相互耦合。所提模拟方法为工程中此类复杂振动问题产生机理的深入分析奠定了基础。     

改进PCA算法及其在转子特征提取中的应用

为探索航空发动机轴承装配条件对支承刚度的影响,支撑发动机转子系统的动力学设计和整机振动控制,在动力学方程的基础上,建立了振动测试和理论计算相结合的支承刚度辨识方法,并以某型航空发动机的五号支点轴承为对象,试验研究了圆柱滚子轴承内、外环配合参数、锁紧螺母拧紧力矩等参数对支承刚度的影响规律。结果表明：建立的支承刚度辨识方法准确可行;轴承内、外环为过盈配合时,过盈量增大,支承刚度增大,支承刚度对锁紧螺母拧紧力矩不敏感;轴承内、外环为间隙配合时,转子出现非线性共振,支承刚度大幅度地随机跳动,不符合线性条件假设。设计时应合理考虑轴承内、外环配合参数,避免导致转子系统振动特性恶化。     

发动机轴承装配条件对支承刚度的影响

为探索航空发动机轴承装配条件对支承刚度的影响,支撑发动机转子系统的动力学设计和整机振动控制,在动力学方程的基础上,建立了振动测试和理论计算相结合的支承刚度辨识方法,并以某型航空发动机的五号支点轴承为对象,试验研究了圆柱滚子轴承内、外环配合参数、锁紧螺母拧紧力矩等参数对支承刚度的影响规律。结果表明:建立的支承刚度辨识方法准确可行;轴承内、外环为过盈配合时,过盈量增大,支承刚度增大,支承刚度对锁紧螺母拧紧力矩不敏感;轴承内、外环为间隙配合时,转子出现非线性共振,支承刚度大幅度地随机跳动,不符合线性条件假设。设计时应合理考虑轴承内、外环配合参数,避免导致转子系统振动特性恶化。     

旋转轴弯扭振动测量的激光多普勒光学系统误差分析

在高速旋转机械的故障诊断研究中,实际转子系统具有复杂的非线性动力学特性,为此,基于非线性转子动力学理论建立高速泵转子系统动力学有限元模型,研究了非线性油膜力作用下的轴承阻尼和刚度确定方法,分析了陀螺力矩和滑动轴承油膜力作用等因素对转子系统动力学特性的影响,研究了转速、偏心距和轴段直径等因素对转子系统不平衡响应的影响,为工程实际应用中的转子轴承系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供了理论依据.     

高速转子-轴承系统的复杂动力学行为研究

在高速旋转机械的故障诊断研究中,实际转子系统具有复杂的非线性动力学特性,为此,基于非线性转子动力学理论建立高速泵转子系统动力学有限元模型,研究了非线性油膜力作用下的轴承阻尼扣刚度确定方法,分析了陀螺力矩和滑动轴承油膜力作用等因素对转子系统动力学特性的影响,研究了转速、偏心距和轴段直径等因素对转子系统不平衡响应的影响,为工程实际应用中的转子轴承系统的优化设计、故障诊断、振动控制等提供了理论依据.     

基于流固耦合的离心压缩机轴系振动特性分析

为探究滑动轴承结构参数对离心压缩机轴系振动特性的影响规律,以某型离心压缩机轴承-转子系统为研究对象,首先采用多参考系模型、mixture两相流模型、liner层流模型以及UDF程序,利用隐式耦合求解法对考虑黏温特性的滑动轴承油膜流场进行求解,得到油膜流场压力分布进而对转子系统进行了单向稳态流固耦合分析,探究了轴承间隙比、宽径比对轴系振动特性的影响规律。结果表明：(1)油膜压力随轴承间隙比的增大而减小;临界转速随轴承间隙比的增大而小幅度减小,最大降幅为0.89%;轴系稳定性随间隙比增大呈现先减后增的变化趋势,研究轴系在间隙比为0.0014处稳定性最好。(2)油膜压力随轴承宽径比的增大而增大;临界转速随轴承宽径比的增大而增大,最大增幅为6.9%;轴系稳定性并未随轴承宽径比的增大而呈现规律性变化,研究轴系在宽径比为0.8处稳定性最佳。因此,轴承结构参数对轴系振动特性的影响并非是完全规律性的,我们需要根据旋转机械的实际工况选择合适的轴承结构参数。     

柔性转子滚动轴承系统混沌行为研究

研究了滚动轴承支承的柔性转子系统的混沌行为。考虑空间Euler-Bernoulli杆单元、刚性圆盘、圆柱滚子轴承非线性接触力、不平衡力,使用有限单元法建立了柔性转子轴承系统的非线性动力学方程组。根据FPA修正法确定求解周期,采用Runge-Kutta法、Newton-Raphson法求解非线性动力学方程组,用获得的系统最大Lyapunov指数判断系统的混沌行为。以某滚子轴承柔性转子系统为例,研究了该类转子系统在径向间隙、不平衡力、转轴刚度比对柔性转子系统混沌特性的影响规律,发现随着轴承径向间隙的增大,系统的混沌区间逐渐增大、变多。不平衡力的存在使得系统混沌的转速及范围变大。随着刚度比增大,振幅峰值及对应的转速均逐渐增大,系统混沌区间也增多,轴承非线性振动对柔性转子系统非线性行为的影响逐渐增强。     

用分形接触理论研究拉杆转子轴承系统动力学模型

根据分形接触理论,建立了拉杆转子轮盘结合面弹性接触弯曲耦合模型和扭转耦合模型。在此基础上,采用集总参数法,建立了拉杆转子-轴承系统的动力学模型。通过锤击试验,测量了拉杆转子自由状态下的固有频率,验证了该模型的有效性。借助于数值仿真方法,研究了系统横向振动固有频率和扭转振动固有频率随结合面法向载荷的变化规律。研究发现:分形接触理论可以有效地解决拉杆转子轮盘接触表面间的弹性接触问题;结合面法向载荷增大时,系统固有频率同步增大;拉杆转子的固有频率小于相同结构尺寸的连续体转子的固有频率;法向载荷对高阶固有频率影响较大;对滑动轴承支承的拉杆转子轴承系统来说,拉杆转子预紧力对低阶横向振动和扭转振动固有频率影响相对较小。     

含柔性转子的齿轮-轴承系统动态特性分析

为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮-柔性转子-轴承系统虚拟样机模型,通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现"拍"现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承-主动电磁轴承-多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程,以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性,讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性,抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动,减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大,支撑刚度越小,间隙越大,转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。     

消除滚动轴承非线性振动的理论与方法

根据对转子最大振幅和轴承最大动压力的计算，并着重分析了支承分析了支承硬度和非线性指数对滚动轴承非线性振动的影响，同时，还研究了滚动轴承支承的特性，由此得出采用弹性支承能消除滚动承非线性振动的结论。     

异步电动机深沟球轴承-转子系统振动特性研究

以某型异步电动机的深沟球轴承-转子系统为研究对象,在考虑了轴承非线性支承力的基础上对异步电动机转子系统的非线性振动问题展开研究.基于拉格朗日方程建立轴承-转子系统动力学模型,利用变步长龙格-库塔法对模型的微分方程组进行求解.分析了电动机转速、系统阻尼、轴承径向游隙和钢球数对转子系统非线性振动特性的影响,结果表明:在不同...     

考虑间隙影响的滑动轴承稳定性分析

为了进一步提升轴承的工作性能,以某型滑动轴承为研究对象,建立流体润滑的数学模型,根据压力扰动法得到轴承动态特性系数,并在此基础上求解轴承-转子系统的失稳转速;以轴承间隙为设计变量,利用MATALA进行数值仿真,分析轴承间隙对最小油膜厚度、油膜压力分布、动态特性系数以及失稳转速的影响。仿真结果表明:增大轴承间隙以及减小轴承宽度都会使得最小油膜厚度增加;油膜压力随着轴承间隙的增加而减小;增大轴承间隙会减小轴承动态特性系数的绝对值;增大轴承间隙会减小转子的失稳转速,降低系统的稳定性。     

可倾瓦轴承参数及工作参数对转子系统振动性能的影响

为研究可倾瓦轴承参数及工作参数对转子系统振动特性的影响,提出了一种可倾瓦轴承-转子系统轴心轨迹理论计算方法,在不同基础静载荷、间隙比及润滑油黏度下对转子轴颈处轴心轨迹进行分析。结果表明:提高可倾瓦轴承的基础静载荷,减小轴承间隙比,降低润滑油黏度可以减小转子轴颈振幅,提高转子系统的稳定性。     

超声振动承载气膜对电机转子悬浮支承与减摩的研究

设计一种用于支承电机转子的超声波悬浮轴承,该轴承由圆锥形压电换能器辐射端面与连接在电机转子端的圆锥环构成。压电换能器在振动过程中在轴承间隙形成稳定的承载气膜,对电机转子悬浮。对承载气膜产生的承载能力进行分析和测试,获得悬浮力与悬浮间隙之间的关系,从理论上分析在超声悬浮支承条件下,悬浮间隙变化与气膜刚度对电机转速的影响,对转子最高转速与悬浮间隙的关系进行实验研究。结果表明,利用压电换能器圆锥辐射面与圆锥环构造的超声波悬浮轴承,能够形成对电机转子的轴向和径向支承;通过减小悬浮间隙,能够增强间隙气膜的刚度,并提高转子的最高转速,轴承间无摩擦。     

混合轴承-转子运动轨迹的RBF神经网络控制

提出了动静压混合滑动轴承支承-转子运动轨迹控制技术和方法,以期用于转子振动控制和非圆截面零件加工。通过调节主动节流器的参数,改变轴承油腔的压力、流量,影响轴承封油面上的压力分布,控制转子按预定轨迹运动。建立了轴承-转子系统的动力学模型,给出了基于最小资源分配（MRAN）和扩展卡尔曼滤波（EKF）的径向基函数（RBF）神经网络自适应控制策略,在线辨识系统参数,以适应其非线性、参数未知特点。计算结果表明,RBF神经网络控制器具有良好的非线性逼近能力;转子不平衡响应或外部同步激励力引起的振动得到了有效抑制,得到了较为精确的转子非圆轨迹跟踪结果。     

椭圆轴承-转子系统失稳运动数值分析

滑动轴承油膜力是一种强非线性作用力,滑动轴承转子系统是一种典型的非线性动力系统,传统的线性方法无法计算系统失稳后的运动。文中给出用数值积分瞬态模拟对轴承－转子系统非线性振动进行计算分析的方法,并以椭圆滑动轴承－刚性转子系统为例,对系统失稳后的运动状态进行了计算和分析。