锥形挤压油膜阻尼器转子系统的动力特性

锥形挤压油膜阻尼器是为了克服传统挤压油膜阻尼器动力特性难以进行控制而提出的一种改进结构。本文从试验上研究了支承在锥形挤压油膜阻尼器上的刚性及柔性转子系统的振动特性，主要分析了转子的不平衡量及阻尼器的径向间隙比对转子系统不平衡响应的影响     

挤压油膜阻尼器结构可靠性试验研究

对用以解决高速旋转机械振动和稳定性问题的挤压油膜阻尼器,虽然国内外已做了大量的工作,但至今对工程应用有价值的参数选择范围及结构可靠性的问题仍缺少研究。文中首先给出了作者在理论及试验研究工作中得到的挤压油膜阻尼器常规设计的参数选择范围;然后介绍了在高速涡轮机上进行的挤压油膜阻尼器结构完整性试验的结果。从工程实用的角度分析了转子支承上采用了挤压油膜阻尼器后,在长达256小时的试车过程中,转子的振动演变情况、轴承的寿命,以及具有极大振动的双稳态对转子振动特性的影响等问题。     

转子挤压油膜阻尼器减振效率的理论研究

针对如何有效降低滚动轴承-转子系统振动幅值的问题,将挤压油膜阻尼器-滚动轴承-双盘转子系统作为研究对象,以雷诺方程、动压润滑理论、短轴承假设、油膜力周向边界条件、非线性赫兹接触理论等为基础,建立转子系统动力学方程,运用Newmark-β迭代数值求解方法结合Newton-Raphson迭代来求解转子系统相应节点的激励响应结果,分析该转子系统非线性动力学特性,从轴心轨迹图和时域曲线图两个方面对比有无挤压油膜阻尼器转子系统的位移响应,从理论角度对转轴振动能量被鼠笼支撑及挤压油膜部分有效吸收的程度进行研究,并对转子系统0～10 000 r/min转速区间下不同阻尼器参数情况下的减振效率进行考量,研究发现转子系统在转速相对较低时减振效果不佳,并分析其原因,研究结果可为转子系统挤压油膜阻尼器的结构参数设计提供理论依据。     

挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子耦合系统的非线性响应分析

为了研究转子系统非线性动力学响应,建立了挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。在转子系统模型中,考虑了转子、滚动轴承及挤压油膜阻尼器之间的相互耦合作用,并充分考虑了滚动轴承的间隙、非线性赫兹接触和挤压油膜阻尼器非线性油膜力等。运用数值积分方法分析了转子转速、支承刚度以及挤压油膜阻尼器油膜间隙对系统动力响应的影响,并结合分岔图、频谱图、Poincaré映射图和轴心轨迹图分析了转子系统的非线性动力学响应。结果表明:转子系统当转速较高、支承刚度较大或挤压油膜阻尼器油膜间隙较大时,转子系统容易出现拟周期运动。     

挤压油膜阻尼器动特性系数的数值解法

在分析含挤压油膜阻尼器转子系统的稳定性和动态响应时,需用到八个油膜动力特性系数。当前常用的动力特性系数的解析表达式是基于长、短轴承近似理论简化得到的,其优点是有明确的解析式且计算量小,缺点是精度较差。基于有限元法计算挤压油膜阻尼器动力特性系数:使用泰勒级数将瞬态雷诺方程的分解,采用伽辽金法将分解后的方程进行变分,然后运用有限元方法求解阻尼器的八个油膜动力特性系数。以某转子-油膜阻尼器系统为对象,分别研究了有限元法数值解和短轴承理论模型近似解对转子动力学特性的影响,并与实验值进行比较,研究结果表明:采用有限元法数值解模拟阻尼器动态特性,较短轴承理论近似解更接近于实验值。     

挤压油膜阻尼器非线性振动机理 及结构创新综述

针对带有挤压油膜阻尼器(SFD)的转子系统在恶劣工况下出现的非线性振动问题,阐述了挤压油膜阻尼器的锁死、双稳态响应及非协调进动等因素,导致减振失效的一系列非线性振动现象,归纳了其发生的原因;对通过优化系统参数来改善其工作特性的思路进行了阐述,指出了挤压油膜阻尼器技术今后的改进方向;重点介绍了一种新型的整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)结构,对其提高稳定性的机理进行了分析,列举了其在工程上的应用实例。研究结果表明:与传统的挤压油膜阻尼器相比,整体式挤压油膜阻尼器具有良好的动力特性,能显著提高转子系统的稳定性,有效避免非线性振动的发生。     

挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的影响

建立了转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的动力学计算模型,分析了挤压油膜阻尼器对滑动轴承-转子系统的强迫振动的影响、挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼搭配关系以及转子-挤压油膜阻尼器-滑动轴承系统的自由振动稳定性问题。研究结果表明,合理的外弹性支承可以使系统的振幅得到有效控制,而且也提高了系统的稳定性;如要减小系统的振幅可以通过一个低的支承刚度和一个合适的阻尼来实现。在小的支撑刚度的情况下,存在一个很宽的支承阻尼域,此域可以获得低幅值的不平衡响应。     

高速悬臂转子—挤压油膜阻尼器系统的瞬态特性研究

研究了高速悬臂转子—挤压油膜阻尼器系统的瞬态响应问题。运用模态综合法求解转子一支承系统的动力响应特性,分析了挤压油膜阻尼器的长度、间隙对转子系统瞬态特性的影响。针对现有的立式悬臂转子试验台,提出了一种直接在转子端部施加不平衡重的方法,实验证明该方法简单实用。理论计算与实验研究均表明,设计合理的挤压油膜阻尼器能有效地降低挠性转子对不平衡的敏感性。     

可控挤压油膜阻尼器—转子系统主动控制试验

通过调节可控挤压油膜阻尼器（ＣＳＦＤＢ）的结构参数（油膜间隙、油膜承载长度）,使其产生的非线性油膜力逼近线性转子系统所需的控制力,可以有效地控制转子系统的不平衡响应。试验研究了可控挤压油膜阻尼器（ＣＳＦＤＢ）对转子系统振动的主动控制,并取得了良好的控制效果。     

油膜惯性力对转子—挤压油膜阻尼器系统非线性响应特性？…

通过求解考虑油膜惯性力转子－挤压油膜阻尼器系统的微分方程，得到了系统稳态圆响应的频响特性曲线、骨架曲线和传递率曲线，并比较了油膜惯性力对于系统稳态响应的影响。分析证明：油膜惯性力使系统的等效刚度系数与阻尼系数产生较大的变化，并使系统的共振峰值得到抑制，系统参数对稳态响应有较大的影响。     

挤压油膜阻尼器-转子系统碰磨分叉的参数特性研究

研究支承在挤压油膜阻尼器上的单盘转子系统的碰磨故障的分叉响应特性。详细分析系统各参数对系统非线性响应特性的影响。发现系统参数具有很强的耦合特性，这种特性使系统响应呈现更加复杂的运动状态，转速比对系统响应的影响很大，但系统如果保持在一定的转速比区间内，系统依然可以保持稳定的周期状态，不平衡参数对系统响应的影响较大，而挤压油膜阻尼器对系统有很好的减振作用，尤其是在高转速区效果更加明显，取较大的碰磨摩擦因数，可以使系统响应处于周期响应区。     

挤压油膜阻尼器非线性特性实验研究

针对挤压油膜阻尼器转子系统的动力学特点,实验研究了大不平衡量条件下转子的非线性振动特性;同时研究了转子变速过程角加速度、滑油温度以及阻尼器静偏心对转子非线性振动的影响。结果表明:大不平衡量条件下转子系统可能出现非线性振动跳跃;增大转子变速过程角加速度,降低油温,可抑制非线性振动跳跃;提高阻尼器内外环同心度,减小阻尼器静偏心,可提高阻尼器减振性能,同时抑制非线性振动跳跃;阻尼器设计时必须考虑重力影响,为转子设计预置偏心。     

含挤压油膜阻尼器部件的简易传递矩阵

在对转子—轴承系统进行动力学分析时,传递矩阵法目前仍占有主导地位。高速旋转的转子系统为了减振常常采用挤压油膜阻尼器(SFD),但现有的教材与文献没有讲述含有挤压油膜阻尼器部件的传递矩阵。把挤压油膜阻尼器按外力处理,建立了含挤压油膜阻尼器的刚性圆盘质心的运动方程。在对运动方程做进一步的推导与整理过程中,定义一个由油膜刚度与阻尼系数组合形成的等效刚度系数,得到了与线性弹性支撑部件具有相同的形式的传递矩阵,使得含有挤压油膜阻尼器部件的传递矩阵简单明了,便于应用。等效刚度系数是关于油膜轴颈位移的高度非线性函数,同时介绍了一种迭代法求解的具体步骤。并通过与文献中转子系统的实验结果对比验证了该传递矩阵是正确的。     

可控挤压油膜阻尼器支承的传递矩阵解法

采用挤压油膜阻尼器支承 ,利用传递矩阵法 ,计算分析了柔性转子的不平衡响应 ,建立了关于响应的目标函数 ,对可控挤压油膜阻尼器支承减振的有效性进行了探讨 ,为设计挤压油膜阻尼器支承提供了理论参考。     

非线性挤压油膜阻尼器-转子系统周期解的分叉及稳定性分析

应用油膜力数据库方法获得非线性油膜力 ,采用非线性动力系统的稳定性及分叉理论对非线性挤压油膜阻尼器 转子系统非线性动力特性、非协调运动及周期解分叉的稳定性进行了分析。揭示了SFD 转子系统在特定参数范围内存在系统亚谐波、概周期和混沌等非协调运动 ,及从同步周期运动分叉发生一系列倍周期运动、最后导致转子 轴承系统混沌运动的过程。数值计算得到了SFD 转子系统发生周期解分叉时的分叉点、分叉图及周期解分叉而失稳的 3种情况 :即鞍结分叉、Hopf分叉及倍周期分叉。最后采用Floquet理论对SFD 转子系统的稳定性进行了分析。研究结果为实际SFD 转子系统的设计和研究提供了理论依据。     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

挤压油膜阻尼器油膜阻尼系数识别及分析

为了进行挤压油膜阻尼器油膜阻尼系数识别的实验研究,首先,利用信号发生器和功率放大器对双向激励实验器进行激振;然后,借助阻抗头获得激励和响应数据;最后,基于机械阻抗原理,通过最小二乘法拟合,得到挤压油膜阻尼器的油膜阻尼系数。通过改变油膜宽度和油膜间隙,研究不同挤压油膜阻尼器参数对油膜阻尼的影响。研究结果表明,随着油膜宽度的线性增大,油膜阻尼呈现非线性增大的趋势。可以通过增大油膜宽度和油膜阻尼,来提高阻尼器的减振性能。随着油膜间隙的线性增大,油膜阻尼呈现非线性减小的趋势,减振性能下降。     

非线性挤压油膜阻尼器转子系统的非协调运动分析

为了对挤压油膜阻尼器转子系统的非协调运动进行分析，提出了非线性油膜力数据库方法，有效地解决了非线性油膜力的快速计算问题。该方法将阻尼器轴颈沿径向和周向的速度变化范围（－∞，＋∞）转化到（－1，＋1），给定阻尼器的长径比，建立了阻尼器轴颈在各离散运动状态下的油膜力数据库，直接示得对应运动状态下的非互性油膜力，从而对转子系统的非协调运动进行分析。数值计算表明，非线性油膜力数据库方法对转子系统的非协调运动分析非常有效。数值计算得到了转子 特定参数范围内的分叉图，系统存在亚谐波、概周期和混沌等非协调运动。该方法对实际转子系统的稳定性分析及优化设计具有一定的应用价值。     

挤压油膜阻尼器中的供压效应

本报告通过求解二维Reynolds方程边值问题,讨论了不同供油压力对挤压油膜阻尼器的油膜压力场和油膜破裂边界的影响,以及对燃气涡轮转子支承系统稳态不平衡响应特性的影响。为选择合理的供油压力提供了依据。     

挤压油膜阻尼器对多盘转子高阶模态振动控制的试验研究

以双盘柔性转子为例，用试验的方法研究了挤压油膜阻尼器对多盘柔性转子系统高阶模态振动的控制作用以及在高阶模态区转子系统的非线性特性。