磁流变液阻尼器-柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进，用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明，随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大，系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降，但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加；同时，随着库仑阻尼力的增加，阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小，甚至在某些转速区间该轴承被“锁住”，而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统，阻尼器支承的有效刚度越来越大，使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高，并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性，提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动，并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明，系统能平稳通过两阶临界转速。     

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。     

电磁辅助支承的变刚度减振研究

对一种新型支承结构——电磁辅助支承的变刚度减振进行研究。电磁辅助支承的结构类似挤压油膜阻尼器,它直接将电磁执行器安装在主支承上,通过控制电磁执行器的电流可以改变整个支承的刚度和阻尼。该支承被应用于一单圆盘对称转子实验系统。通过对转子系统建模,仿真不同支承刚度下转子的振动响应,从而可采用变刚度来保证高速转子以较低的振幅平稳度过临界转速。实验结果证明在一阶临界转速附近,可取得70％的较好减振效果。     

高速转子系统振动控制技术评述

高速转子系统在正常工作过程中必须通过临界转速,此时由于不平衡质量的作用,转子系统会产生共振,导致强烈的振动。降低系统支承刚度以降低临界转速、增大支承阻尼,以减小振幅,这些措施可以抑制系统通过临界转速时的振动幅值和外传力。在振动被动控制技术中,常用弹性支承和挤压油膜阻尼器、金属橡胶减振器、高聚物复合材料减振结构等,降低系统支承刚度,增大支承阻尼,以减小系统振动;在主动控制技术中,通过主动控制挤压油膜阻尼器的参数,改变支承的刚度和阻尼的大小,以控制系统的振动;以及采用形状记忆合金调节器、电磁阻尼器、压电调器等装置,来主动控制系统的振动。目前控制技术仍存在装置结构复杂、性能不稳定等问题,采用粘弹阻尼复合材料与滚动轴承钢外圈复合结构的一体化滚动轴承,足一种有发展前途的研究方向。     

转子系统非协调进动在波德图中的响应分析

为了研究带挤压油膜阻尼器的转子系统其非线性振动在Bode图中的响应,建立了挤压油膜阻尼器与转子系统的耦合动力学模型。结合庞加莱图、分岔图、频谱图以及轴心轨迹图等,开展研究。结果表明,转子系统在接近二阶临界转速时,转子振幅明显增加,转子系统进入非协调进动状态,此时在Bode图上表现为"双峰值"现象。通过改变油膜间隙或者滑油粘度,可以改变转子系统非协调进动转速的范围,但是在Bode图上的双峰值现象仍然比较明显。而采用带浮动环的挤压油膜阻尼器,不但可以有效地抑制转子系统的非协调进动响应,而且在Bode图使得转子系统的二阶临界转速处振动幅值明显减小,"双峰值"现象消失。     

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。     

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     

不平衡量对非线性转子-挤压油膜阻尼器系统临界转速影响的研究

对动力涡轮转子这种柔性细长轴超临界转子进行动平衡时,需要知道知道转子运行的模态信息以及动平衡影响系数。基于ANSYS有限元分析软件建立了动力涡轮转子-挤压油膜阻尼器的动力学模型,提出了一种考虑阻尼器偏心率和转速变化的变刚度阻尼系数不平衡谐响应计算方法。通过计算发现:由于挤压油膜阻尼器的非线性特性,会导致转子系统的临界转速随着不平衡量的增加而明显增加。同时,这也导致了同一位置、同一转速下,动平衡影响系数也会随着不平衡量的变化而变化。在进行这类转子动平衡时,需高度重视这2种现象。     

双盘悬臂柔性转子—挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡和加速响应特性

建立了双盘悬臂柔性转子—同心型挤压油膜阻尼器 (SFD)系统的运动微分方程 (定常转速和定常加速 )及突加不平衡响应方程 ,分析了系统参数对于突加不平衡响应的影响和加速通过双稳态响应区的突加不平衡及加速响应特性。研究结果表明 :系统参数的变化对突加不平衡响应的变化有较大的影响。对于加速通过双稳态响应区的突加不平衡响应 ,突加不平衡发生在不同的转速比区 ,响应走的路径也不相同 ;不同的盘上发生突加不平衡 ,对于不同临界响应有影响 ;对应两个盘上不同的不平衡量 ,不同阶临界转速处的加速度响应特性不同 ;当悬臂盘距 SFD轴承支承的相对长度较大时 ,系统整体的加速度响应特性较好 ,但突加不平衡后的瞬态振幅也较大。     

双盘悬臂柔性转子一挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡和加速响应特性

建立了双盘悬臂柔性转子一同心型挤压油膜阻尼器(SFD)系统的运动微分方程(定常转速和定常加速)及突加不平衡响应方程,分析了系统参数对于突加不平衡响应的影响和加速通过双稳态响应区的突加不平衡及加速响应特性。研究结果表明系统参数的变化对突加不平衡响应的变化有较大的影响。对于加速通过双稳态响应区的突加不平衡响应, 突加不平衡发生在不同的转速比区,响应走的路径也不相同不同的盘上发生突加不平衡, 对于不同临界响应有影响;对应两个盘上不同的不平衡量,不同阶临界转速处的加速度响应特性不同;当悬臂盘距SFD轴承支承的相对长度较大时, 系统整体的加速度响应特性较好, 但突加不平衡后的瞬态振幅也较大。     

Analytical study on effect of a circumferential feeding groove on unbalance response of a flexible rotor in squeeze film damper

Of recent years, a series of researches have shown that a circumferential feeding groove of squeeze film damper (SFD) has evident effect on fluid film forces in SFD. Therefore, the feeding groove also affects dynamic responses of a rotor in SFD. Present work studies the effect of the feeding groove on unbalance response of a flexible rotor in SFD based on new film force models that include effects of the feeding groove and fluid inertia on dynamic characteristics of the fluid film in SFD. Compared with the published work, unbalance responses predicated under considering effect of the feeding groove on the dynamic characteristics in SFD are small, and rotor speed region for unbalance responses with multiple solutions is different, affecting the stability of a rotor system. And the effect of the feeding groove on the unbalance response is related to action of fluid inertia.     

Analytical study of the effect of a circumferential feeding groove on the unbalance response of a rigid rotor in a squeeze film damper

In recent years, a series of researchers have shown that a circumferential feeding groove of a squeeze film damper (SFD) has an evident effect on the forces of fluid film in SFD. Therefore, the feeding groove also affects the dynamic responses of a rotor in SFD. The present work studies the effect of the feeding groove on the unbalance response of a rigid rotor in a squeeze film damper based on the film force models that include effects of the feeding groove and fluid inertia on dynamic characteristics of the fluid film in SFD. Comparisons with the published work show that the feeding groove increases the orbit radius of rotor whirling and affects the unbalance response of a rotor system. The effect of the feeding groove on the unbalance response is also related to the action of fluid inertia.     

考虑油膜惯性力时Jeffcott转子—挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡响应特性

转子系统的不平衡呈可能由于偶然的原因而突然增大，转子系统在突加不平衡作用下的响应特性是一个很值得关心的问题。本文首先建立转子系统的微分方程，然后在考虑油膜惯性力的情形下，分析了转子的突加不平衡响应，并和不考虑惯性力的结果进行了比较。研究表明，考虑惯性力后，对常转速下的突加不平衡响应，瞬态响应的时间和振幅都减小了。对加速通过双稳态响应区时的突加不平衡响应，如突加不平衡发生在双稳态响应区之前，响应将沿     

On the vibration of rotor-bearing system with squeeze film damper in an energy storage flywheel

The permanent magnetic bearing and the small-sized hydrodynamic spiral groove bearing are utilized as supports for the rotor of the energy storage flywheel system. The hydrodynamic bearing and the squeeze film damper do not need the oil cycle to remove the heat caused by friction because the friction loss is small. The linear dynamics model with four degrees of freedom is built to describe the vibration of the flywheel rotor-bearing system. The squeeze film dampers show good behavior in suppressing the vibration and improving the stability of the rotor-bearing system. The analytical solution of the dynamic characteristic coefficients of the squeeze film is achieved from Reynolds equation after some simplifications are taken. The numerical computation shows that the moment unbalance excites larger vibration of the rotor than the force unbalance. The upper damper plays an important role in helping the rotor pass its critical speed. The damping coefficient of the squeeze film dampers should be selected carefully. The flywheel arrived at the speed of 39,000 rpm and stored the energy of 308 Wh in the experiment. The calculated unbalance response is compared to the test response of the rotor storing quantities of kinetic energy. The comparison indicates that the dynamics model of the rotor-bearing-damper system is appropriate.     

基于胞映射算法的转子-挤压油膜阻尼器系统多目标优化设计

将挤压油膜阻尼器设计与转子动力学相结合,使用胞映射方法对定心式挤压油膜阻尼器进行多目标优化设计。阻尼器设计参数为阻尼器径向油膜间隙以及定心弹簧刚度。综合考虑了阻尼器的触底现象、转子系统的动力学响应及稳定性,使用多目标优化设计方法以达到抑制转子过临界转速振幅及支撑外传力的目的。针对所得帕累托集合,对所得全局最优解集进行试验验证,结果表明：该最优解集所得设计变量可满足设计需求,可有效地应用到阻尼器的设计过程。     

Optimal design of nonlinear squeeze film damper using hybrid global optimization technique

The optimal design of the squeeze film damper (SFD) for rotor system has been studied in previous researches. However, these researches have not been considering jumping or nonlinear phenomena of a rotor system with SFD. This paper represents an optimization technique for linear and nonlinear response of a simple rotor system with SFDs by using a hybrid GA-SA algorithm which combined enhanced genetic algorithm (GA) with simulated annealing algorithm (SA). The damper design parameters are the radius, length and radial clearance of the damper. The objective function is to minimize the transmitted load between SFD and foundation at the operating and critical speeds of the rotor system with SFD which has linear and nonlinear unbalance responses. The numerical results show that the transmitted load of the SFD is greatly reduced in linear and nonlinear responses for the rotor system.