轴向槽气体润滑轴承-转子系统非线性行为

基于非线性理论,分析了气体动压轴承-转子非线性动力系统的不平衡响应.建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型.运用微分变换法求解了动压气体润滑的Reynolds方程,得到了非线性气膜压力分布.运用分岔图、轨迹图、Poincaré映射图及频谱图研究了三轴向槽有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应.数值结果表明,系统的非线性行为包括周期运动、周期二运动、周期四运动、周期八运动及混沌运动等.     

有限长轴承支撑的转子系统非线性动力学分析

基于π油膜假设,运用变分约束原理和分离变量法求得了有限长动压轴承非线性油膜力的近似解析表达式。通过计算比较可知,该方法和有限元法的计算结果非常接近,而且可以节约大量计算时间。在此基础上,以转子的角速度、圆盘处的偏心量及转轴的刚度为控制参数,运用Newmark法分析了轴承-转子系统的非线性动力学行为。数值结果揭示系统具有周期运动、倍周期运动、准周期运动、六周期运动、十周期运动等复杂丰富的非线性动力学特征。     

柔性转子-轴承系统非线性动力学行为分析

运用非线性动力学对柔性转子-轴承系统进行了分析,考虑了Newmark法在计算时间步长内产生的影响计算精度和计算稳定性的计算扰动效应,并将其改进形成一种有效的求解动力学周期响应的方法。将该方法的计算结果与Runge-Kutta法的计算结果进行了对比,结果表明该方法精度较高。运用Floquet分岔理论分析了系统周期运动的稳定性及其分岔行为,数值结果展现系统具有周期运动、准周期运动等非线性现象。     

轴向槽气体轴承—非线性转子系统的分岔和混沌

轴向槽动压气体轴承具有高精度、低摩擦、低噪声和高稳定性的特点,广泛应用于精密仪器、医疗器械、飞机仪表舱等设备。由于轴向槽动压气体轴承支承的转子系统是典型的非线性动力系统,所以必须采用非线性分析的方法来研究系统的动力学行为。因此,运用非线性动力学理论研究三轴向槽动压气体轴承-转子系统的非线性行为。建立与时间相关的轴向槽可压缩气体润滑的压力分布模型,运用微分变换法求解可压缩气体润滑的Reynolds方程,得到轴向槽动压气体轴承的非线性气膜力。建立具有陀螺效应的转子系统模型,基于改进的Wilson-θ法求解系统动力学方程,得到系统的非线性不平衡响应。运用分岔图、轨迹图、Poincare映射、时间序列和频谱图分析不平衡响应的分岔和混沌。数值分析结果表明:非线性气膜力对转子系统的稳定性影响很大,系统展现出丰富的非线性行为,如周期解、倍周期解、拟周期解、周期四亚谐运动和混沌运动等。所做研究为工程中轴向槽动压气体轴承-转子系统的设计提供了理论指导。     

动压气体轴承-转子系统的分岔和混沌

基于非线性动力学理论,研究了气体动压轴承-转子系统的不平衡响应及分岔行为。建立了与时间相关的非线性气体动压轴承的压力分布模型和气体动压轴承-刚性Jeffcott转子系统的动力学模型。运用有限差分法和逐次超松弛迭代法求解动压气体润滑雷诺方程;运用轨迹图、Poincaré映射图、时间历程图、频谱图和分岔图研究了有限宽气体轴承支承的非线性转子系统的不平衡响应及分岔;数值模拟结果揭示了系统存在复杂多样的非线性现象,这对气体润滑轴承支承的实际轴承—转子系统的设计提供了理论依据。     

箔片动压气体轴承-转子系统的振动特性试验

基于轴承-转子系统的非线性响应,搭建箔片动压气体轴承-转子系统振动试验平台,结合时域图、频谱图、轴心轨迹图和时间-频率-幅值三维谱图分析轴承-转子系统升、降速过程中运行状态的变化情况,研究轴承-转子系统运行过程中的非线性振动特性以及升、降速率对低频振动的影响。试验结果表明：在箔片动压气体轴承转子系统升、降速过程中,较高的升速率和较低的降速率均可以有效抑制低频能量的聚集,减小或者避免低频振动的产生;较高的升速率可以提高锁频振动发生时的工频,较低的降速率能够在工频较高时结束锁频振动现象。     

主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学研究

研究了8磁极主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性,建立了系统的非线性动力学模型,并通过Taylor公式对其进行非线性展开,用数值方法对得到的系统空间状态方程进行分析,通过Matlab软件编程,借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析,结果发现在一定参数条件下,系统会产生分叉和混沌现象,并结合试验分析了系统在不同参数条件下的运动状态.     

磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究

通过对磁力轴承非线性支承力特性的分析,可以看出控制器参数与支承特性之间有非常强的非线性耦合关系。虽然其支承的刚度和阻尼都能够通过改变控制器参数进行调整,但控制器参数的选择受非线性因素的影响较大。当比例增益越大,则在转子平衡点处的线性刚度就越大,能提供的最大支承力也越大,但支承实现正刚度的转子位移区间越小,系统稳定的转子位移区间就越小。通过对主动磁力轴承转子系统非线性支承特性的研究,揭示了控制器结构参数、机械结构参数与支承特性之间的耦合关系。     

滑动轴承转子系统非线性动力学稳定性研究

采用多尺度法研究了滑动轴承刚性平衡转子系统临界点的稳定性。研究发现，滑动轴承在其线性失稳转速上发生Hopf分岔，系统是发生超临界Hopf分岔还是亚临界Hopf分岔取决于系统参数的设计。给出了通用的公式和程序，为滑动轴承的非线性动力学设计及性能预测提供了有利的工具。     

5自由度磁悬浮轴承-转子系统非线性动力学研究

为了探讨磁悬浮轴承-转子系统的稳定性,从非线性多自由度的角度对5自由度主动磁悬浮轴承-转子系统的非线性动力学特性进行研究.在考虑电磁力、重力和不平衡力周期性影响的情况下,建立5自由度磁浮轴承-转子系统的动力学模型,通过泰勒公式对其进行非线性展开,运用多尺度法的基本原理对5自由度非线性微分方程进行复数处理.通过Matlab软件编程,借助庞加莱映射图和相图对系统的运动形态进行分析,得到在复数领域中的倍周期运动、拟周期运动和混沌运动的相图及庞加莱映射截面图.在试验过程中也发现,随着转速的增加,磁悬浮轴承-转子系统的轴心轨迹由有规律的稳定运动状态进入无规律的失稳运动状态.数值模拟和试验结果都表明:磁悬浮轴承-转子系统中存在丰富的非线性动力学现象,在不同参数条件下,系统存在稳定的倍周期运动、临界的拟周期运动和失稳的混沌运动现象.     

周向均布拉杆柔性组合转子轴承系统的非线性动力特性

针对周向均布拉杆柔性转子轴承系统,应用哈密顿原理建立周向拉杆的动力学模型,得到了拉杆产生的附加刚度矩阵及由于拉杆预紧不均所产生附加广义力矩的一般形式,结果说明当拉杆数目大于等于3且拉杆均布时,拉杆产生的刚度矩阵保持各向同性;各根拉杆初始预紧不均的作用是产生一个以工作转速旋转的恒定广义附加力矩.结合对整体转轴应用计及轴向力的铁木辛格梁轴单元建立的有限元模型,得出了拉杆组合转子轴承系统的系统动力方程,进而采用自由界面系统缩减方法将系统中的线性自由度部分缩减,同时保留非线性自由度以方便非线性力的施加.运用打靶法结合Floquet稳定性分叉理论得到了系统稳态周期解的稳定性边界和分叉形式.数值结果表明,转子不平衡和拉杆预紧不均对系统周期解稳定性具有很大的影响,拉杆预紧不均将使得系统过一临界转速时周期解的倍周期分叉现象加剧.     

箔片动压气体轴承转子系统动态特性试验研究

在箔片动压气体轴承的润滑分析模型和动态特性数学模型基础上,结合牛顿力学方程,建立箔片动压气体轴承-转子系统动力学方程,并研究其刚度和阻尼系数的计算方法;试验测量箔片动压气体轴承-转子系统的振动及速度,计算其刚度和阻尼系数;结合图谱法分析箔片动压气体轴承-转子系统在升速过程中的线性失稳和非线性失稳现象,研究转速对其刚度和阻尼系数的影响规律。结果表明：箔片动压气体轴承-转子系统主刚度系数整体随着转速的升高而增大,而交叉刚度整体随着转速的增加而减小且变化趋势相对较为平缓;阻尼系数整体随转速的提高而减小;系统自身阻尼抑制了扰动和低频能量的聚集,避免了箔片振动发生,从而有效地提高了系统运行的稳定性。提出的动态特性系数计算方法结合气体润滑理论与动力学模型,并结合试验测试,可以有效地获得轴承-转子系统的动态特性。     

非线性转子-轴承系统的动力学特性及稳定性

研究非线性转子—轴承系统的动力学特性及稳定性。采用改进的自由界面模态综合技术给出一种自由度降阶方法,该方法将非线性油膜力及非线性自由度保留在物理空间,以增加非线性分析的精度,使降阶系统仍具有局部非线性特征。基于打靶法及将延续算法和打靶法相结合的轨迹预测追踪算法,研究系统非线性不平衡响应,结合Floquet理论分析非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

非线性轴承-转子系统的稳定性和分岔

研究了非解析径向椭圆轴承支承的转子系统的稳定性和分岔。考虑了转动惯量的影响,利用非线性油膜力以增加数值计算的精度。在不需要额外再解Reynolds方程的情况下,采用等参有限元法,求解了具有Reynolds边值条件的流体润滑椭圆型变分约束方程,使得动力积分过程中所需非线性油膜力及其Jacobian矩阵能够同时计算完成并且具有足够且协调一致的精度。在稳定性分析中,运用打靶法和轨迹预测追踪算法研究了系统非线性不平衡响应,结合Floquet理论研究了随着轴承设计参数改变时非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

转子--轴承系统非线性动力学行为的研究

利用非线性没膜力数据库方法获得非线性油膜力,结合打靶法、Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射和频谱图对刚性Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子系统在较宽参数范围内进行分叉研究。数值计算得到了系统在某些参数域的分叉图、时间历程、频谱图、相图、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射图。     

非线性转子-轴承系统的耦合动力行为及稳定性分析

运用非线性动力学现代理论对一非线性转子-轴承动力系统进行研究.基于Wilson-θ法并将其改进形成一种求解周期响应的局部迭代方法.针对转子系统具有的局部非线性特征,运用该方法使得非线性响应的迭代求解仅在非线性自由度上进行.运用Floquet稳定性分岔理论,结合Poincaré映射研究系统周期响应的稳定性和分岔形式.数值结果展现系统具有周期、拟周期、多解共存、跳跃等丰富复杂的非线性现象.     

流体动压轴承-转子动力系统的分岔和混沌

运用非线性动力学现代理论对一流体动压轴承一柔性转子非线性动力系统进行研究。以转速作为系统控制参数,将预估．校正机制、Poincar6映射和Newton打靶法相结合形成一种周期解预测跟踪算法,运用该方法研究了系统的非线性不平衡周期响应及其分岔点;运用Floquet稳定性分岔理论研究了系统周期响应的稳定性和分岔形式;运用FFT、功率谱、Lyapunov指数谱分析了系统响应的瞬态混沌现象。数值结果展现了系统具有周期、拟周期、多解共存、跳跃、瞬态混沌等丰富复杂的非线性现象。     

复杂非线性转子-轴承系统的偏置协调响应分析

提出了一个利用等效线性化技术将非线性元件—挤压油膜阻尼器-换为具有等效参数的线性元件,然后用R iccati传递矩阵法分析等效系统偏置协调响应的迭代法。本方法简便易于掌握,稳定性好,计算效率高,比模态综合法大大提高而且每个非线性元件的线性化可独立地进行。因此,对含有多个非线性元件的复杂多转子系统,用本法分析其偏置协调响应特别适合。     

气体动压轴承非线性动力学行为和稳定性预测

以球面螺旋槽气体动压轴承为研究对象,建立三维微气膜瞬态流场数学模型,采用流体动力学软件,对轴承三维气膜压力场进行仿真分析,得到使轴承承载能力最大的结构参数和运行参数。研究在最大承载力下,不同转速和偏心率对气体轴承瞬态刚度系数和阻尼的影响规律,探索气浮轴承瞬态非线性动力学行为。模拟出转子受转速影响下的轴心轨迹图,研究轴承-转子系统的稳定性。研究结果表明:槽宽比、槽深比、偏心率对轴承承载特性的影响明显;提高转速和偏心率有助于轴承的稳定,但随着转速的升高,轴承转子系统的稳定性接近临界状态,导致轴承转子系统不稳定,而较大的偏心率,易导致轴承产生碰摩现象,也破坏了轴承的稳定性,因此,在轴承设计过程中应合理选择轴承的设计参数,提高轴承的综合性能。