主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承上的动力学

采用有限元法建立了由滚动轴承组成的具有固定间隙的备用轴承-电磁轴承-柔性转子系统在电磁轴承失效前后的动力学方程，分析了转子的初始坠落位置、转速、转子不平衡量以及备用轴承的支撑阻尼和刚度对转子在坠落过程中的瞬态动力特性的影响。结果表明，即便转子系统在工作时的振动很小，初始脱离位置对转子在坠落过程中的动力特性具有明显的影响；柔性备用轴承的采用，特别是具有较大阻尼的备用轴承，不仅可以减小电磁轴承失效后转子在坠落过程中的振动及碰撞力，而且能够抑制在长时间内具有较大振动和碰撞力的在全间隙范围内的反向回转运动；随着转子不平衡量、备用轴承的支撑刚度及转子转速的增大，在坠落过程中备用轴承所受到的碰撞力和转子在全间隙范围内出现回转运动的可能性增大。     

转子分布不平衡和轴承特性参数同时辨识方法

针对转子模态动平衡的关键参数转子不平衡量和轴承特性参数难以确定的问题,提出一种基于轴承处振动响应的轴承特性参数和转子分布不平衡参数的同时辨识方法。以多项式函数描述转子质量偏心曲线,表征转子连续分布的不平衡质量;以有限元法建立转子/轴承子结构运动微分方程;采用虚功原理将连续分布的广义不平衡力转化为节点处的集中不平衡力并建立其与偏心曲线系数的关系,从而推导出轴承特性参数及质量偏心曲线系数的同时辨识方程,进而实现基于不同转速下轴承处的振动响应辨识出轴承特性参数和分布不平衡参数。以一个转子轴承系统为例进行了偏心曲线阶次对参数辨识的敏感度仿真,结果表明：偏心曲线阶次对参数辨识结果影响较小。以实测轴承处响应辨识得到的参数进行一阶模态动平衡实验,平衡后轴承处振动明显降低,验证了提出的辨识方法及其在模态动平衡中的有效性。     

高维转子-轴承系统非线性动力稳定性分析

采用基于固定界面模态综合法的降维方法对大型实际非线性转子-轴承系统稳定性进行了分析．对降维前后的200MW汽轮机低压转子-轴承系统采用Newmark法进行了数值计算,结果表明：该降维方法能较完整地保留系统的振动特性,显著提高计算和分析的效率．利用该方法对短圆柱瓦轴承支撑下转子稳定性随转子不平衡量、轴承长径比、润滑油粘度、间隙比的变化规律进行了计算,所得结果为实际非线性转子-轴承系统非线性动力稳定性设计和运行提供了理论指导．     

双盘转子轴向窜动与摩擦振动分析

根据航空发动机、汽轮机等大型复杂的旋转机械结构特点以及运行时的温度环境,考虑热致膨胀对其主转子系统引起的变结构特性以及诱发的故障异常振动进行分析。首先,将旋转构件质量集中为两个转盘,以轻质轴刚性串联建立双转盘转子轴承系统动力学模型;其次,对复杂的温升过程和工况下非均匀温度环境予以量化并以等效的温度内力表述,结合本构关系给出发生热致轴向窜动的转子系统变结构特征;最后,针对变形量严重时所引发的转/静件轴向碰摩故障,分析故障双盘转子轴承系统非线性动力学相关特性。数值算例表明,热致变结构特性是影响系统运行和引发故障振动的主要因素之一。     

双时滞轴承—转子系统动力学分析

轴承支撑的转子系统在旋转机械中应用广泛,其动力学特性对旋转机械的正常运行有很大影响.本文基于轴承转子动力学方程,推导了主动控制下的双时滞轴承转子系统在工作状态下产生的非线性动力学行为,并以此为基础,编程计算分析和比较了主动控制前后滚动轴承轴颈中心的运动轨迹.研究结果表明：时滞控制影响轴承转子系统的振动行为,采用适当的控制方式,可有效减小轴承的振动幅度,减少故障.     

立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

弹性支承不平衡转子系统非线性振动特性研究

本以大型振动筛激振器的转子轴承系统为研究对象，研究了轴承弹性非线性的转子-轴承系统的动力学行为，建立了不平衡转子-轴承系统的弹性振动的时变方程，用多重尺度法给出了系统的解析解，发现不平衡转子-轴承系统的弹性振动存在超次谐波现象，最后以ZK2065型振动筛激振器为例给出了其数值解，从中发现轴承的预紧对转子-轴承系统的稳定性有较大的影响，因此在系统设计时应避开不稳定区．     

采用电磁轴承控制柔性转子临界转速分布的建模和仿真分析

提出了采用电磁轴承支承柔性转子,通过支承特性的调节,改变柔性转子的各阶临界转速的分布位置,使柔性转子顺利实现超临界运行。将电磁轴承支承特性建模融入到经典转子动力学的柔性转子有限元建模理论中去,构建了电磁轴承支承的柔性转子系统模型进行仿真。仿真结果表明:通过调节电磁轴承的等效刚度,可以明显改变柔性转子平动和锥动两个刚体临界转速,而对一阶弯曲和二阶弯曲两个弯曲临界转速影响不大。调节等效阻尼可明显减小转子过临界时的振动。     

采用电磁轴承控制柔性转子临界转速分布的建模和仿真分析

提出了采用电磁轴承支承柔性转子,通过支承特性的调节,改变柔性转子的各阶临界转速的分布位置,使柔性转子顺利实现超临界运行.将电磁轴承支承特性建模融入到经典转子动力学的柔性转子有限元建模理论中去,构建了电磁轴承支承的柔性转子系统模型进行仿真.仿真结果表明:通过调节电磁轴承的等效刚度,可以明显改变柔性转子平动和锥动两个刚体临界转速,而对一阶弯曲和二阶弯曲两个弯曲临界转速影响不大.调节等效阻尼可明显减小转子过临界时的振动.     

大型机组电机转子振动特性的有限元分析

电机转子是石化机组设备中的关键设备。针对某大型机组中电机转子振动偏大问题,利用有限元法对该转子的动力学建模,并考虑了轴承支承刚度和阻尼随转数变化的非线性,计算了转子系统的临界转速和稳态不平衡响应等问题,研究不平衡量分布对转子振动特性的影响,找出了影响转子动力学特性的主要因素,为转子系统的故障诊断和排除提供了理论依据。     

转子─轴承系统非线性失稳因素分析

对引起转子-轴承系统失稳的主要因素：非线性油膜力、转轴材料的内摩擦、动压密封力、蒸汽激振力进行了分析非线性油膜力对转子-轴承系统的稳定性影响最大,应重点分析和研究在非线性油膜力作用下转子-轴承系统的稳定性、响应及动力学行为．动态密封力、材料内阻尼、蒸汽激振力对转子-轴承系统的稳定性均有影响．因此在进行转子-轴承系统的稳定性研究及动力学设计时均应考虑这些非线性因素．     

非线性转子系统稳态响应特性研究

用非线性动力学现代理论对具有非线性刚度的转子系统作进一步研究．建立非线性转子系统运动方程，利用多尺度法求得频率响应方程．分析系统不同参数对振动响应曲线的影响，实验结果发现非线性振动曲线所特有的拐弯、跳跃和滞后等现象，为转子系统的故障诊断机理研究打下一定基础。     

转子─轴承系统振动的自校正控制

本文给出了一种新型的，用于转子—轴承系统振动的主动控制方案。其主要由可控径向油膜轴承和自校正调节器组成。可控径向轴承作为系统振动的控制元件，通过施加不同的油腔压力而在线地调整转子—轴承系统的动态特性，控制算法由在线参数辩识和基于多步自校正递推预报器的自校正控制器组成。通过测量系统的输入输出值，使转子系统的振动在最小方差意义下最小．仿真计算表明用用本控制方案可以使转子—轴承系统的振动有效地减小．     

Bearing loads of dual rotor-bearing system under stationary and transient conditions

Aimed at aeroengine vibration failure, bearing loads of dual rotor-bearing system caused by unbalance are calculated under stationary and transient conditions. The three-dimensional (3-D) finite element method (FEM) model of dual rotor-bearing system was established. Applying the rotor dynamics function of Ansys 12.0, bearing loads were calculated under various unbalance force in stationary condition, and the transient vibration characteristics and the effect of acceleration on bearing loads were discussed. On the basis of simulation results, the influence disciplines of unbalance on bearing loads and theoretic reference for reducing bearing loads during start-up were obtained.     

轴心轨迹图在机器故障诊断中的应用

故障在机器运转过程经常出现 ,不同的故障表现出不同的信号特征。轴心轨迹图是从轴承或轴颈同一截面的两个相互垂直的方向上监测得到的一组振动信号中提取的一种有用故障信息。它可以通过振动位移和激振力的相位的变化来判断转子的临界转速 ;当挠性转子由不平衡力引起振动时 ,在不同的转速下有不同的振型 ,根据不同的振型对转子进行有针对性的平衡 ;另外根据检测到的轴心轨迹图形状 ,可以分析出造成振动的具体原因 ,根据不同的原因进行防振和减振。在实际操作中 ,根据轴心轨迹图还可以得出振动的前期征兆 ,对防止故障的恶化和排除故障具有指导作用。     

汽轮发电机转子匝间短路时转子振动特性分析

考虑了实际运行的汽轮发电机普遍存在的偏心状态,对转子匝间短路引起的转子振动特性进行了机电耦联交叉特性分析。首先分析转子匝间短路时的气隙磁场变化特征,计算得到定转子间的气隙磁导和气隙磁场能的解析式,然后得到作用于转子的不平衡磁拉力的表达式,最终得到转子径向振动特征。该不平衡磁拉力不仅会增加转子工频振动,同时也会引起倍频和高频振动。并实际测试了SDF-9型模拟发电机匝间短路时转子振动信号,与理论分析结果基本吻合。     

基于轴承负荷的转子轴承系统建模与试验研究

为揭示轴承转子系统的轴承负荷特性,提出了在转子系统中在线监测轴承负荷,建立了考虑轴承载荷的转子系统的横向振动模型.通过试验和仿真相结合的方法,研究了轴承负荷与支撑振动的耦合关系.该方法是在轴承座下安装轴承负荷传感器以测轴承的负荷,同时监测支撑的加速度,将实测的负荷代入所建的振动模型进行仿真.将仿真结果与实测加速度信号对比分析,结果表明:仿真得到的加速度信号和实测的加速度信号峰值呈周期性变化,周期相同;支撑振动是由轴承负荷所引起的强迫振动与其它振动信号叠加而成,而支撑振动的特性是受轴承负荷影响的.因此,轴承负荷的变化可以作为轴承转子系统状态估计的一个重要条件.