旋转冲压转子-动静混合气体轴承系统振动特性仿真研究

本文研究了旋转冲压压缩转子涡动时,在进气道压缩气流激力作用下的动静压混合气体轴承-柔性转子系统非线性动力学特性。首先对压缩进气道的内部流场进行分析,获得作用在转子上的非线性复杂激振力模型;同时采用有限单元法对旋转冲压发动机中动静压混合气体轴承转子系统（多自由度）进行建模,对含时间项的气体润滑雷诺方程与转子运动学方程进行耦合求解。通过动力学仿真获得了该系统在不同供气压力及不同偏心距作用下的轴心轨迹图与频谱图。研究结果表明,适当的选择供气压力与偏心距,可以降低旋转冲压压缩转子-动静混合气体轴承系统的振动幅值并提高其稳定性。     

船舶增压器静压气体轴承-转子系统动力学特性研究

针对船舶增压器实验台的静压气体轴承-转子系统,提出了一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法;采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算,依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型,对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算,获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承-转子系统进行了实验测试,验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明,与传统采用线性气膜刚度相比,采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好的刻画气体轴承-转子系统的动力学特性。     

齿轮传动转子-轴承系统动力学的研究进展

齿轮－转子－轴承系统是高速旋转机械最重要的部件之一。本文简要回顾了齿轮动力学建模和齿轮－转子－轴承系统动力学研究的发展历史，重点评述了近20年来齿轮－转子－轴承系统的弯扭耦合振动和非线性动力学的研究现状，最后对一些理论和应用研究以及相关学科的发展等方面进行了展望。     

三瓦双向箔片轴承-高速电机转子系统动力学研究

以10 kW,120 000 r/min的超高速永磁同步电机为实验样机,对三瓦双向箔片轴承-电机转子系统动力学行为进行实验研究.分析了三瓦双向箔片轴承的承载特点,在对轴承刚度和阻尼系数适当简化的基础上,计算了弹性支撑时的转子锥动模态频率和平动模态频率.在样机上进行了30 000 r/min,60 000 r/min的升...     

新型动压箔片径向气体轴承低温透平膨胀机的开发

针对一台40Nm^3/h的空气低温透平膨胀机，设计了一种新型弹性支承箔片径向气体轴承。并对该透平膨胀机的机械性能做了大量试验，试验获得最大转速为220000r/min。试验表明，该箔片动压气体轴承低温透平膨胀机具有很好的运转稳定性，对进一步开发我国自己的全动压气体轴承低温透平膨胀机具有重要的意义。     

弹性箔片动压气体轴承在高速透平机械中的应用

本文对高速透平机械中箔片动压气体轴承的应用概况进行了较全面的综述 ,指出了箔片动压轴承的发展趋势 ,并对一些新型箔片动压轴承的研究进展进行了介绍。     

三轴承支撑不平衡转子非线性动力学研究

针对具有三个滑动轴承支撑的双跨弹性转子的非线性特点,建立了数学模型,用数值积分和庞加莱映射方法对采用短同承模型的该类转子系统动力学特性随某一参数变化时稳定性的改变进行了分析,计算结果表明,系统具有发生倍周期分叉、概周期的可能,用数值方法得到系统在某些域中的分叉图,直观显示了系统在某些参数域中的运行状态和轴承几何参数变化对系统动力特性的影响,数值分析结果为该类转子－－轴承系统的设计和运动状态控制提供了理论参考。     

含横向裂纹的弹性转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础，分析了含有裂纹的弹性转子-轴承系统的复杂运动。针对短轴承油膜力强非线性的特点，用Runge—Kutta法在较宽范围内研究了各参数对转子系统动态特性的影响，发现了丰富的非线性现象。研究表明该裂纹转子-轴承系统在工作转速较高时有P-3运动窗口，而且随着裂纹深度的增加而增加，其结果可为转子-轴承系统故障诊断和安全运行提供参考。     

箔片式动压气体轴承在低温透平机械中的应用与研究

简要介绍了国内外低温工程领域在低温透平机械中应用动压气体轴承的现状。分析表明，箔片式动压气体轴承是一种理想的支承元件。介绍了该轴承的起源，结构形式及该轴承在低温工程领域的实用实例，分析并评价对该轴承进行的各种理论及试验研究。最后，指出了在我国低温工程领域开展箔片式动压气体轴承透平膨胀机研究的必要性。     

可倾瓦多孔质轴承⁃转子系统动力学特性的实验研究

基于可倾瓦多孔质轴承搭建了可倾瓦多孔质轴承?转子系统实验台。在分析多孔质可倾瓦渗透特性的基础上,研究了不同供气方式、不同供气压力和不同转子不平衡量等因素对该轴承?转子系统动力学性能的影响。研究表明：多孔质轴瓦的渗透率与供气压力无关;转子同步振动的临界转速随着轴承整体供气压力增加而减小,临界共振振幅随供气压力增加而变大;增加上轴瓦组供气压力对转子的同步振动影响较小,对次同步振动有一定的抑制作用;转子振幅随下轴瓦组供气压力增加而增大,临界共振转速随下轴瓦供气压力增加而减小;转子不平衡量可以激发转子次同步振动的出现。     

转子-轴承-密封系统的非线性动力学研究

将非线性油膜力模型Muszynska密封力模型相结合，综合研究转子一轴承一密封耦合系统在不平衡量激励下的非线性动力学特征。针对转速对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算，并利用系统轨迹图、Poincare映射和分叉图分析了耦合系统的非线性动力学特征。数值仿真表明，随着转速的变化，耦合系统呈现出复杂的动力学行为，产生了包括周期、倍周期、拟周期等丰富的振动现象，具有很强的非线性特征。     

气体箔片轴承固体润滑涂层的研究进展

气体箔片轴承技术作为当今各国高度重视的新型轴承技术,随着现代机械产品朝着高速、高精密、高可靠性、小型化的方向发展,越来越展现出其应用价值,应用领域也不断得到拓展。对于动压气体箔片轴承而言,轴颈与箔片在启停阶段的干摩擦不可避免,若不对摩擦接触表面进行有效地减摩耐磨处理,将会严重影响轴承的使用寿命和转子-轴承系统的运转稳定性。鉴于气体箔片轴承的工作原理和工作环境,采用固体润滑涂层来改善顶箔和转轴配合表面之间的摩擦性能是目前最有效的方法。文中介绍了气体箔片轴承技术的产生和发展历程,并对影响气体箔片轴承运行性能的关键因素之一-固体润滑涂层的国内外研究历程进行了系统的分析。以期对气体箔片轴承及其固体润滑涂层技术进行较为全面的介绍,并为今后固体润滑涂层的研究提供借鉴。     

Alford力和磁悬浮轴承对转子系统动力学特性的影响

以磁悬浮轴承支承的航空发动机高压模拟转子为对象,研究了在压气机叶尖气流激振力和磁悬浮轴承电磁力共同作用下的转子系统动力学特性。采用Timoshenko梁理论建立了模拟转子的有限元模型,在模型中引入由PID方法控制的差动磁悬浮轴承电磁力以及由Alford力表示的压气机叶尖气流激振力,利用Newmark-β法求解了转子系统的动力学响应。计算结果表明,在非线性Alford力和磁轴承电磁力共同作用下,转子系统表现出了较复杂的动力学特征;磁悬浮轴承的控制参数对转子系统特性有较大影响,不同取值可能导致转子出现单周期、多周期拟周期甚至失稳等不同动力学行为;因此,对由磁悬浮轴承支承并含轴流压气机的转子,需考虑叶尖气流激振力与电磁轴承力的相互影响进而确定轴承控制参数。     

转子—轴承—基础非线性动力学研究

在无限短转子－轴承的基础上，考虑基础在垂直方向的变形，通过分析油膜力，建立了转子－轴承－基础非线性动力学模型。当基础的刚度下降至一定值时，系统中存在内共振情形，结合现代非线性动力学理论和数值方法，研究了系统在临界点附近的复杂动力学行为。指出：当转速为２６７５ｒ／ｍｉｎ时，基础中会存在低幅值的调幅运动；当转速为３０００ｒ／ｍｉｎ时，基础中会存在高幅值的调幅运动，它远远超过了机组的允许振动幅值。本文的结果表明：基础的刚度与转子刚度之间产生内共振是机组出现异常振动的原因之一，在设计中应该避免这种情况     

微型燃气轮机浮环轴承-悬臂转子系统动力学特性分析

对浮环轴承支承的悬臂转子系统的动力学特性进行分析,建立了浮环轴承双层油膜Reynolds方程和浮环运动方程。采用4节点等参h-精细有限元网格,通过Galerkin方法求解系统Reynolds方程得到双层油膜压力。在小摄动范围内,联合悬臂转子系统的动力学方程、浮环运动方程求出浮环轴承的等效刚度和阻尼系数。应用商业有限元软件ANSYS12.1对实际微型燃气轮机用浮环轴承-悬臂转子系统进行临界转速、谐响应及不平衡响应等转子动力学仿真计算。通过与实验结果对比,验证了此物理计算模型的正确性,并证明了用此方法分析浮环轴承-悬臂转子转子动力学问题具有实际意义。     

燃料电池空压机箔片气体轴承涂层摩擦学性能研究

为了降低燃料电池空压机箔片气体轴承启停阶段的磨损,需在顶箔表面制备自润滑软涂层,但现有的聚四氟乙烯(PTFE)基或环氧树脂基软涂层仍存在摩擦系数较大或磨损率较高的问题。为此,在镍基高温合金箔片上制备聚酰亚胺(PI)基固体润滑涂层,研究涂层厚度、MoS₂纳米粒子掺杂含量和温度对涂层摩擦学性能的影响,并与商用PTFE涂层进行对比。结果表明,随着PI涂层厚度增加,其摩擦系数呈现先基本不变后增大的规律,且存在使摩擦系数最低的最佳涂层厚度。随着MoS₂纳米粒子掺杂含量增大,PI复合涂层摩擦系数和磨损率均呈现先减小后增大的规律,当掺杂含量为2.5%时,PI复合涂层摩擦系数低至0.173,磨损率低至9.14×10^-6 mm³/(Nm)。随着温度增加,PI复合涂层摩擦系数和磨损率呈现先减小后增大的规律,其摩擦系数在0.081～0.173范围,磨损率在3.77×10^-6～9.14×10^-6 mm³/(Nm)范围,相较于商用PTFE涂层,PI复合涂层摩擦...     

《转子-轴承-密封系统非线性动力学理论和试验研究》

采用理论分析和试验研究相结合的方法,研究油膜力和密封力联合作用下转子轴承密封系统的非线性动力学特性和稳定性。将转子轴承密封试验台系统等效为Jeffcott系统,采用短轴承理论建立油膜力的非线性模型,采用Muszynska模型建立非线性的密封力。通过数值仿真研究在不同转子转速下密封力对系统非线性特性和稳定性的影响。将试验结果与理论计算进行比较,两者基本一致。     

拉杆转子-轴承-密封系统接触刚度矩阵建立及动力学特性分析

周向拉杆转子结构在燃气轮机中非常常见,而转子结构中普遍存在的拉杆及接触层对转子-轴承-密封系统的动力学特性具有非常重要的影响。在本研究中,建立了周向分布拉杆的力学模型和表征轮盘之间接触效应的非线性接触刚度矩阵,该接触刚度矩阵由七个刚度系数组成,这七个刚度系数可以综合表征接触层横向刚度,剪切刚度,弯曲刚度,扭转刚度,并且该矩阵能够考虑转子变形对于刚度系数的影响。结合基于短轴承理论并且经过试验验证的非线性油膜力模型和Muszynska密封力模型建立了周向拉杆转子-轴承-密封系统的动力学模型。采用了Newmark-β法对动力学方程进行了求解,并采用三维频谱图分析了预紧力大小和预紧力不均对周向拉杆转子-轴承-密封系统的非线性动力学特性的影响规律。结果表明,接触刚度以及故障拉杆的相对位置对拉杆转子-轴承-密封系统的稳定性及频率成分影响明显。     

预紧饱和下盘式周向拉杆转子-轴承系统动力学特性分析及实验研究

盘式周向拉杆转子是由周向均布的多根拉杆将若干级轮盘预紧而成的组合单轴式转子,其设计、制造和装配都极其复杂。为验证其设计方法和考查其与整体单轴式转子差异,搭建了盘式周向拉杆转子-轴承系统实验台。考查了预紧饱和状态下转子启动、低速、超一阶临界转速等几种运行情况,分析了不同转速运行时轴承座、转子轴颈和不同轮盘处的振动信号,绘制了盘式周向拉杆转子-轴承系统的波德图、轴心轨迹图和瀑布图。计算和实验结果表明,预紧饱和状态下盘式周向拉杆转子具有与整体单轴式转子相似的动力学特性,实验中还出现了系统不对称刚度所导致的转子反向涡动。     

转子-轴承-密封系统非线性动力学特性研究

采用数值方法研究转速对转子-轴承-密封系统非线性动力学特性的影响,采用Muszynska非线性密封力模型和Capone圆轴承油膜力模型,建立超超临界汽轮发电机组高压端转子-轴承-密封系统的非线性动力模型。通过数值方法,研究转速对转子-轴承-密封动力学特性的影响,计算不同转速下的转子时间历程图、轴心轨迹图、Poincare图和频谱图,揭示了转速变化对转子非线性振动的影响规律。