轴承-转子系统动力学

介绍了在流体润滑理论和转子动力学基础上发展起来的一门新兴交叉学科－轴承－转子系统动力学的发展历史,所包含的研究内容以及在现代高速旋转机械中开展轴承－转子系统动力学设计的重要性。     

磁悬浮轴承-转子-基础系统的耦合动力学模型

建立了磁悬浮轴承-转子-基础系统完整的机电耦合动力学模型.除了人们通常考虑的陀螺效应、控制系统的电学微分方程、传感器与磁轴承非共点安装对系统性能的耦合影响外,着重考虑和增加了基础横向振动对系统动态特性的影响,该模型可用于五自由度磁悬浮轴承-转子-基础系统的机电耦合动力学生能研究.     

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.     

静压阻尼器-轴承-转子系统的动力学研究

用有限差分法计算静压型挤压油膜阻尼器的刚度、阻尼系数,在状态空间中建立静压阻尼器轴承转子系统的运动方程,通过不平衡响应及特征值计算,分析系统的过临界振动特性及稳定性裕度;针对实际系统,计算、分析了静压阻尼器的参数对系统动力性能的影响,以系统综合动力性能为目标对系统进行了优化。给出的系统动力学分析计算方法及性能分析结果可用于工程实际。     

磁悬浮硬盘转子机电耦合动力学分析

为研究磁悬浮硬盘转子的动力学特性,建立了一种基于状态空间的统一的动力学模型,同时将磁力轴承为弹簧阻尼支承系统建立简化的转子动力学模型,通过两种模型的计算结果分析,机、电、磁、控制相互耦合的作用,对磁悬浮硬盘转子系统的特征值有较大的影响。     

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.     

气体轴承-转子系统研究进展

气体轴承由于其高精度、低摩擦、高转速、无污染等优点,在精密机床、高速机械、电子加工等领域获得了广泛应用。目前随着转子速度的不断提高,轴承与转子相互耦合影响越来越突出,同时一些提高系统稳定性方法的机制也有待深入研究,因此有必要对现有的研究成果进行总结分析。对气体轴承-转子系统稳定性理论研究进行回顾,介绍和分析提高气体轴承-转子系统稳定性的五类方法:切向供气法、轴承弹性支撑法、Sixsmith式气体轴承、刚度各向异性轴承、惯性气体轴承;对气体轴承-转子系统的研究发展趋势进行预测和展望。     

汽车水泵滚动轴承-转子系统的动力学性能分析

汽车水泵的工作性能是汽车发动机性能的关键环节之一。以WR3258152型汽车水泵轴承转子为研究对象,建立了力学计算模型和载荷计算模型公式,对其进行受力分析。建立了水泵滚动轴承-转子系统的动力学模型,对其进行了离散化和线性化处理。用改进的传递矩阵法分析了轴承-转子系统弯曲振动的固有频率、模态阵型和不平衡响应,分析了风扇和带轮偏心不平衡量的大小对转子系统横向振动响应振幅的影响。     

磁悬浮轴承-转子系统的分岔与混沌特性

研究磁悬浮轴承-转子系统主共振情形时的非线性动力学行为。由Taylor级数展开得到非线性电磁力的表达式。用Lung-Kutta法计算系统的运动响应。借助Poincare影射和Lyapunov指数对系统的运动形态进行分析。结果发现了在主共振情形下系统中由环面破裂产生的混沌现象及之后的由倍周期分岔导致的混沌现象。     

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。     

基于电磁轴承支承的转子系统动力学分析

以电磁轴承-转子系统的动力学理论研究为主要目的,在经典PID控制理论下,对转子系统进行柔性分析,得出系统的动力学方程;通过实验调试得到一组PID参数,代入上述系统进行分析运算,可求得转子的临界转速、对数衰减率以及振动模态振型等,并对理论分析结果进行实验验证和对比分析。     

可倾瓦轴承的完整动力分析模型及计算方法

提出求解可倾瓦径向滑动轴承完整动力特性的解析模型和计算方法,给出可倾瓦轴承完整动力特性系数矩阵的简明表达形式.基于瓦块和轴颈间的运动耦合关系,建立瓦块局部坐标系统.与瓦块和轴颈运动相关的全局广义位移矢量可以通过简练的步骤转换为局部动坐标系下轴颈的位移矢量;利用求解固定瓦轴承动力特性的方法求得的局部动坐标系下的油膜力及其Jocabian矩阵,该油膜力矢量可以精确地转换为全局广义坐标系下的表达形式.在轴承的平衡位置处,全局坐标系下的油膜力矢量关于广义位移和广义速度的Jocabian矩阵为轴承完整动力特性系数矩阵的负值.给瓦块一个设定的扰动频率,就可以得到简化的当量动力特性系数矩阵.此解析方法求解简单方便,可用于分析可倾瓦轴承-转子系统.     

高速滚动轴承的动力学分析

在高速轻载的工况条件下，打滑引起的接触表面损坏（如打滑切伤或擦伤）已成为高速滚动轴承的主要失效原因。本文根据牛顿运动定律，建立了滚动轴承动力学模型，分析了轴承元件间的相互作用和滚动轴承的有关动力学特性。利用本文所编制的软件，对滚子的公转和自转转速及保持架转速进行了动态模拟，分析了滚子和保持架的打滑，得到了与实际相符的结果     

滑动轴承动态特性的矩阵分析法

用矩阵分析法求解动态Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，得到了轴承油膜反力分量ｆｘ、ｆｙ的矩阵表达式，并将ｆｘ、ｆｙ分别对位移扰动ｘｒ、ｙｒ及速度扰动ｕｒ、ｖｒ求导，进而得到动特性系数的矩阵形式。这种矩阵分析法，比著名的偏导数法可少解二次Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程。     

磁悬浮动量轮动力学模型研究

运用拉格朗日方程,建立了磁悬浮动量轮系统径向平动的精确动力学模型,并以应用广泛的PD控制进行了运动分析。研究表明,两自由度径向磁轴承的径向平动方向存在一定的耦合运动,但藕合对运动妁影响甚微,实际控制中可以采用单自由度运动模型替代。这方面的研究对认识磁悬浮动量轮的运动特性有积极的作用。     

电磁轴承研究的最新发展

总结了电磁轴承研究领域的一些新动向，从结构优化、系统建模与控制角度分析电磁轴承理论与应用的新发展。     

滑动轴承摩擦系统动力学仿真研究

在分析了滑动轴承内部摩擦学系统和摩擦学系统过程的基础上,基于摩擦学系统方法构建滑动轴承内部的摩擦磨损动力学模型,对滑动轴承的摩擦磨损特性进行了研究,并通过仿真试验研究了轴承内部温升和热量之间的关系.试验结果表明仿真结果与理论模型计算结果相吻合.     

摇摆工况下错位瓦轴承支撑的转子系统动力学特性

基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立了不同横摇角度的转子轴承模型;利用DLAP软件,耦合求解错位瓦轴承支撑的转子系统的动力学模型;采用特征值和特征向量、不平衡响应分析、稳定性分析和瞬态动力学分析等手段,研究了轴系的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,得到了摇摆工况下错位瓦轴承支撑的转子系统的动力学特性。     

滑动轴承表面织构润滑理论模型

介绍了作用在轴和轴承上的常见表面织构形状和分布方式,总结了带有织构的滑动轴承理论模型,分析了表面织构参数对滑动轴承性能的影响和考虑空穴、惯性力、热效应、混合润滑等不同条件下的润滑机理,并对滑动轴承表面织构模型研究方向进行了展望。