滑动轴承-转子系统油膜失稳参数影响分析

该文以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量模型,含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型。在给定转速下考虑两种不同载荷工况（工况1,2分别表示两圆盘偏心同向和反向）,分析了转子的偏心距、轴承间隙、润滑油黏度、轴承长径比对系统振幅的影响。研究结果表明：工况1出现第1阶油膜失稳,工况2同时出现第1阶和第2阶油膜失稳;各参数在低转速(3200 r/min)时工况1和2系统振幅变化规律基本一致;在较高转速(5000 r/min和10000 r/min)时,系统振幅在工况2的情况下较工况1大;在高转速(13000 r/min)时,两种工况下系统振幅都存在较多突变点。     

转子系统耦合故障研究进展与展望

对近年来转子系统耦合(多)故障的研究现状、进展进行了综述,包括裂纹-碰摩、松动-碰摩、不对中-碰摩、油膜失稳-碰摩等耦合故障形式,结合国内外有关耦合故障的研究成果,从动力学模型、非线性动力学特性、故障诊断和试验研究等方面来介绍该领域的研究现状,并阐述了对该领域相关发展方向的一些看法,最后对转子系统耦合故障今后的研究方向进行了展望。     

高速气体轴承—转子系统转速飞升故障的试验

为了分析研究气体轴承—转子系统的转速飞升故障,在基于气体静压径向—止推联合轴承支承的高速透平发电机试验台上开展试验研究。采用时间三维谱图、轴心轨迹、频谱分析及分岔图等非线性振动测试及分析方法,给出转速飞升故障的特征及其发生条件,并研究轴承供气压力及驱动气流量特性对转速飞升的影响。试验结果表明,在一定范围内,提高轴承供气压力能够推迟转速飞升,在转速飞升过程中,减小驱动气输入流量能够提前终止转速飞升,提高轴承—转子系统稳定性。     

转子系统振动的频率可靠性灵敏度分析

摘要：根据转子系统的固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则,定义转子系统共振问题的可靠性模式和系统的可靠度,提出避免转子共振的频率可靠性分析方法,应用随机摄动技术、可靠性理论和灵敏度技术,对转子系统共振问题的可靠性灵敏度分析方法进行了研究,并通过数值算例验证了本文方法的有效性。     

两种不同载荷形式下转子系统油膜失稳的数值研究

以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量模型,含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型,通过三维谱图和轴心轨迹,分析了两种不同载荷工况下(两圆盘偏心同相位和反相位),转子系统的油膜失稳规律及系统复杂非线性动力学特性。研究结果表明:油膜失稳会激起复杂的转频和失稳频率的组合频率成分,偏心反相位比偏心同相位提高了失稳转速,且在较高转速时能激起系统二阶油膜振荡频率,并激发与二阶油膜振荡频率相关的组合频率成分。研究结果对转子油膜失稳故障机理及故障诊断具有重要意义。     

考虑波纹度的薄壁轴承-转子系统非线性强迫振动分析

在考虑内外圈波纹度、径向间隙和变柔度等非线性因素的基础上,建立薄壁轴承-转子系统非线性动力学微分方程组,利用RK4数值积分法对方程求解。结合分叉图、庞加莱映射图和频域图等,分析了薄壁轴承-转子系统的非线性强迫振动特性。结果表明:较大的不平衡力时系统的混沌振动范围增大;不平衡力对系统水平方向振动的影响要远大于竖直方向;随着转速的增加,强迫振动频率在系统振动响应中逐渐占据主要地位。     

转子系统瞬态热启动过程动力学特性研究

摘 要：某型航空发动机在停车后的冷却过程中,其高压转子会产生较大的热弯曲。当再次启动时,高压转子会产生较大的热振动,进而威胁到发动机的安全运行。采用流-热-固-动力学开放式半耦合系统,对停车后不同时刻的瞬态温度场对某航空发动机高压转子系统的瞬态热启动特性的影响进行了探讨并和试验值进行了比较。结果表明,高压转子的停车时间位于65~90min时,其转子的最大振速超过了最大临界安全振速80mm/s,因此,热启动时应当尽量避开这一时间段,或者在这一时间段冷运转后再启动减小热弯曲对瞬态振动的影响。计算结果为航空发动机高压转子系统的优化设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据。     

时频二维逼近及在故障分量提取中的应用

机械故障信号通常是具有非线性时频关系多分量信号,其频谱占有较宽的频带,且各分量的频谱常常相互交叠,给故障诊断带来了很大的障碍.在传统信号分解的基函数线性逼近方法和时频重排的基础上,提出了基于时频二维逼近的信号分量提取方法.该方法对所要提取的特征分量进行参数建模,并计算出分量模型的时频函数以及多分量信号的重排时频分布;然后采用模型的时频函数拟合逼近原始信号的时频分布,并采用非线性最小二乘法确定出模型的各个参数值;最后设置能量下降梯度阈值控制迭代次数,用拟合得出的参数模型重构出信号分量.仿真实例验证了,上述方法对比基于时频滤波的信号提取方法,只需要少数几次拟合就能提取出所需要的信号分量,分量的重构精度较高.这种方法在轴承故障冲击分量提取中的应用表明,其不仅可以较精确地对轴承故障进行定位,而且能为故障原因及故障程度提供准确的判断依据.     

转子系统突变故障研究

采用非线性理论与突变理论,对突变故障和系统振动状态突变进行了数学描述,分析了机械系统故障发生的机理,给出了汽轮机转子系统故障发生过程的突变实例分析.研究故障发生过程的突变,这对揭示转子系统故障发生的机理,进而采取有效措施来限制故障的发生和发展具有重要的意义     

基于超磁致伸缩驱动器的油膜轴承-转子系统的稳定性研究

以超磁致伸缩驱动器(GMA)油膜轴承-柔性转子系统为研究对象,计入轴承质量和转子刚度建立了包括GMA磁滞伸缩力模型在内的动力学方程,利用Routh-Hurwitz准则,推导了GMA油膜轴承所支承的单质量弹性对称转子系统的稳定性判据。考察了驱动GMA的反馈电流的相位角和电流大小、转子刚度、转子质量和轴承质量对系统失稳转速的影响。结果表明,反馈电流的相位角对系统失稳转速影响很大,存在一个最佳值,使系统的失稳转速最高,系统稳定性最佳,并随着反馈驱动电流和转子刚度的增大,失稳转速明显增大;随着转子质量的增加,系统的失稳转速也是增加的,而轴承的质量对系统的失稳转速影响不大。计算结果在GMA油膜轴承-转子系统整体建模方面有一定的意义。     

含裂纹故障的齿轮系统动力学特性研究及其故障特征分析

考虑齿轮的时变啮合刚度、传动误差和轴承支撑刚度的影响,建立含齿根裂纹故障的齿轮系统多自由度力学模型,基于动力学方法对其故障机理进行研究。通过材料力学的方法计算齿轮在正常和含裂纹两种情况下的啮合刚度,对比两种刚度曲线的变化趋势,便于进行精确的动力学特性分析;对建立的模型求解系统的动态响应,结果表明当齿根存在裂纹时,其时域波形中会出现周期性的冲击现象,频谱中在啮合频率的基频及其倍频等地方形成一系列等间隔的边频谱线,其间隔大小等于故障齿轮的转频;这些边频成分幅值较低,能量分散且分布不均匀,在不同频带的幅值大小存在差异。针对上述特点,通过正交小波包方法对信号的频带进行分解,应用倒频谱分析各子频带信号的边频成分;结果表明,该方法能够有效的提高信号的信噪比,有助于识别和提取信号中由裂纹故障引起的边频成分。     

小波变换在蒙库铁矿爆破振动信号时频分析中的应用

爆破振动信号具有非平稳随机特性。利用小波变换分析技术,将爆破振动信号分解在不同的频率带上,得出爆破振动信号在不同频率范围内振动分量的时间变化规律,结合爆破振动信号的能量分布特征和功率谱波形,定性评价了爆破振动对边坡稳定性的影响程度。     

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。     

不对中-不平衡故障影响下的几何非线性转子振动行为研究

为了研究大幅涡动过程中转轴的几何非线性,利用Hamilton原理建立了转轴的等效动力学模型,其中综合等效线性刚度和等效非线性刚度来反映转轴的几何非线性特征.在此基础上,考虑了齿式联轴器的不对中故障和转盘的不平衡故障,进一步研究了耦合故障作用下几何非线性转子系统的动力学行为.通过对比线性转子和非线性转子的响应差异,来分析...     

转子/密封系统失稳振动抑制的动力吸振方法研究

针对密封中流体引起转子/密封系统振动失稳的问题。提出采用动力吸振器(DVA)实现转子/密封系统失稳振动抑制。建立转子/密封-DVA系统非线性微分方程,采用数值方法求解并获得附加DVA前后转子/密封系统的非线性特性;根据Hurwitz判据获得系统的临界稳定条件;通过遗传算法优化DVA参数,获得附加优化DVA前后转子/密封系统稳定性。结果表明:附加DVA能够改变转子/密封系统失稳振动频率和失稳阈值;在一定的转速范围内失稳振动被完全抑制;在不完全抑制的转速范围内,附加DVA能降低失稳振动的振幅。     

基于自适应小波基的声发射(AE)波源时频分析与定位

在研究声发射（AE）波形分析中,准确确定AE波源发生时刻和频谱大小的方法。研究方法是,采用小波自适应时频基对AE波形进行分析及利用小波模极大变换方法对AE波源发生时刻和频谱定位。研究结果表明,对比AE波形的短时傅立叶变换分析方法,可以获得相对最佳的信号时频分析分辨率,准确确定AE波源发生时刻,以及进一步由频谱图确定AE波源的频谱范围。这种分析方法对提高声发射缺陷波源探测精度具有重要理论和实践意义。     

外滚道剥落的高速轴承转子非线性系统及其振动响应分析

为了建立符合工程实际的外滚道剥落高速轴承转子系统动力学模型,将滚道剥落引起的时变位移和时变冲击激励、油膜时变刚度和时变阻尼、钢球与滚道时变接触刚度和时变接触角、时变接触力等非线性因素综合考虑,结合JONES的高速球轴承动力学模型建立了外滚道剥落的高速轴承转子系统非线性动力学模型.基于该模型研究了剥落尺寸和转速变化时轴承...