非线性转子-机匣密封碰摩系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大．针对转子-机匣密封碰摩系统进行了研究．应用MuSzynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的转子-机匣碰摩系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的碰摩转子运动特性．着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对碰摩转子运动特性的影响．研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,气流激振力对碰摩转子的准周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性．为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了依据．     

非线性裂纹转子密封混沌系统的状态观测器方法

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大.文中针对裂纹转子密封系统进行研究.应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程.根据状态观测器理论,给出状态观测器控制对应算法.利用此方法对裂纹转子密封系统进行仿真研究,研究结果表明,基于状态观测器的混沌反馈控制方法具有很强的稳定控制能力,该方法适合于被控系统的混沌状态不可能全部直接测量,或状态反馈不可能物理实现的情况下,用重构状态代替真实状态组成状态反馈,将系统调整到正常的工作状态.为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供理论依据,具有重要的实际工程应用价值.     

转子-轴承-密封耦合系统的非线性振动特性研究

结合短轴承非线性油膜力模型和Muszynska密封力模型,运用数值积分方法分析了转子-轴承-密封耦合系统的非线性动力学特性,针对转速对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算,并利用转子中心分岔图、轨迹图、Poincare映射图、功率谱图分析了耦合系统的非线性动力学特性.理论分析表明:随着转速的变化,耦合系统呈现复杂的动力学行为,产生了包括单周期、3倍周期、拟周期等振动现象.     

三维转子密封系统气流激振的研究

提出了分析三维转子密封系统气流激振流固耦合作用的数值计算方法。首先建立三维转子密封流固耦合模型,然后直接数值求解密封流场的非线性气动力,形成了考虑流固耦合效应的转子密封气流激振问题的分析方法。数值计算表明,对应于不同的转速、压比和预旋,转子振动的各个频率成分的幅值不同,但始终存在着转子一阶临界转速频率成分,而且该成分的幅值随着转速、气流进口压力和正向进气预旋的增高而增大,与工程和试验中的密封气流激振现象有较好的一致性,捕捉到了密封气流激振的基本特性。     

裂纹转子弯扭耦合振动瞬态分析

针对两端刚性支承的Jeffcott转子，导出了固定坐标系中裂纹轴的剐度矩阵，建立了裂纹转子的弯扭耦合振动非线性微分方程。通过数值仿真手段，着重分析了转子升速过程中弯振和扭振的瀑布图、Bode图以及加速度的影响。研究表明，升速过程中，弯振和扭振都出现了1／2阶和1／3阶亚谐共振现象，它们的1X，2X和3X分量共振峰对应转速下的相位角有180。的突变，且在除各分量峰值转速外的其他转速处（如ω0，1／2ω0和1／3ω0）相位角也有一定的波动。弯振响应分别在1／3ω0，1／2ω0，ω0，3／2ω0，2ω0和左右弯扭耦合区处出现共振峰值，而扭振响应则在ωt0和左右弯扭耦合区处出现峰值。有无裂纹情况下的弯振和扭振受加速度的影响大致相同，但在相同加速度下，裂纹转子较无裂纹转子的临界峰值更大，对应的临界转速则更小。     

含横向裂纹转子的瞬态振动

应用裂纹开闭条件由转子开裂轴段位移确定的刚度模型,借助摄动法,建立了含横向疲劳裂纹转子过临界转速瞬态振动的一阶近似微分方程。并通过数值积分,得到了这类非定常振动的近似解及其特性,进而讨论了有关因素的影响。     

裂纹角的大小对裂纹转子振动特性的影响

将离心叶轮转子系统简化为Jeffcott转子系统,在考虑非线性油膜力的基础上,综合考虑了系统的流体激振力,建立了含有裂纹故障转子的动力学模型。运用数值积分法分析了不同裂纹角下系统响应随转速变化的分岔图、相图和Poincare映射图等,结果表明,裂纹深度一定的情况下,随着裂纹角的增大,流体激振力和非线性油膜力对转子系统分岔特性的影响也逐渐增大。     

Jeffcott裂纹转子弯扭耦合振动特性分析

以重力决定的开闭裂纹模型为研究对象，导出了固定坐标系下该模型的刚度扭阵，建立了裂纹转子弯扭耦合振动微分方程，并对转子裂纹的升速瞬态响应和影响因素进行了计算机仿真研究。结果表明：升速过程中，弯振存在1／3阶和1／2阶亚谐共振现象，扭振出现1／2阶亚谐共振；在弯扭左耦合区，出现弯扭耦合共振；在亚临界转速区，存在1X，2X和3X等倍频分量的弯振和扭振；影响弯扭耦合振动特性的因素很多，包括裂纹刚度、裂纹夹角、质量偏心和阻尼等。     

含裂纹的齿轮耦合转子系统非线性动力学特性分析

在考虑滑动轴承的非线性轴承油膜力以及齿轮齿侧间隙影响的情况下,综合了转轴裂纹以及齿轮质量偏心等常见故障,建立了齿轮耦合转子系统的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程.利用数值积分对方程进行了求解,并分析了齿侧间隙以及转轴横向裂纹对齿轮耦合转子系统非线性动力学特性的影响.     

关于密封间隙气流激振的一个非线性理论模型

本文从流体弹性耦合的角度,研究了密封间隙气流激振的机理,建立了一个描述转子密封系统气流激振的非线性理论模型,分析了密封间隙气流激振的非线性特性及防治措施。     

多平行轴齿轮耦合转子系统的振动响应

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统膨胀机子系统为研究对象,建立了斜齿轮啮合副动力学模型和转子系统有限元模型,考虑了齿轮啮合刚度、方位角、啮合角、螺旋角以及主动轴转动方向的影响,推导出齿轮啮合刚度矩阵。基于模态叠加法,对弯-扭耦合转子系统膨胀机子系统进行了固有特性分析和瞬态方式的不平衡响应分析,得到齿轮啮合前、后系统加载处的不平衡响应变化曲线。研究表明,齿轮间的耦合使系统之间的振动强烈,系统可能会在某个非固有频率处不平衡响应进行积累叠加,出现最大振动的现象,同时识别出共振峰的产生机理。齿轮耦合对转子系统动力学特性产生了很大的影响,使系统振型表现为耦合振型,必须以耦合的方式分析系统的振动特性,为防止系统发生大的振动提供依据,对齿轮系统的设计和故障分析具有指导意义。     

裂纹转子的理论分析与实验研究

对横向裂纹转子系统建立力学模型，求得刚度矩阵，建立运动微分方程。通过运动仿真对裂纹转子基本故障特征进行了分析，得到不同裂纹深度、裂纹方向下转轴的运动特性。并通过实验，得到裂纹轴运动轴心轨迹、三维频谱，证明偏心质量、裂纹深度、方向这些因素对转子振动影响特性，其理论分析和实验结果可作裂纹故障的分析和识别依据。     

双盘裂纹转子非线性响应特性

研究了轴上含有横向裂纹 ,刚性支承带有居中盘和悬臂盘的双盘裂纹转子的非线性动态响应。考虑轴旋转过程中裂纹的开闭 ,推导出双盘裂纹转子的运动方程。采用仿真计算的方法 ,分析了转速、裂纹深度、外阻尼比的变化对响应的影响 ,并且研究了盘的摆振与横向振动的区别。结果表明 ,裂纹转子随转速变化 ,响应会出现丰富的非线性特征 ;裂纹深度的增大 ,会导致系统响应出现分叉与混沌 ;外阻尼可以有效抑制非线性响应 ;盘的摆振对于裂纹的出现 ,较之横向振动 ,包含有明显的高次谐波分量 ,易于识别     

考虑螺栓联接结构的轴承-转子系统振动特性分析

针对含螺栓联接结构的轴承-转子系统,建立考虑陀螺力矩及因螺栓预紧力不均匀产生的初始变形量的非线性转子系统动力学模型。采用法求解转子系统运动方程,通过分岔图、时域曲线、频谱及Poincaré映射图研究存在轴承游隙时转子系统的混沌路径,并分析不同初始变形量及轴承游隙对转子系统非线性振动特性的影响,通过试验验证所得结论的准确性。研究表明,当存在轴承游隙时,预紧力不均匀产生的初始变形量增加会抑制低转速下盘的混沌运动,拟周期运动进入混沌运动状态的转速升高,临界转速附近的振动幅值增加,系统混沌路径发生变化;存在初始变形量时,随着轴承径向游隙增大,系统在低转速工作状态下即进入混沌运动运动状态,拟周期运动进入混沌运动状态的转速降低。研究结果可为含螺栓联接结构的轴承-转子系统设计提供理论参考。     

非接触机械密封的非线性动特性系数及瞬态振动响应分析

建立了考虑倾斜情况的弹性补偿单元支撑的非接触机械密封瞬态振动响应分析模型,该模型包括了瞬态Reynolds方程、运动方程以及二阶非线性动特性系数求解方程等。采用Euler法求解获得了非接触机械密封在轴向振动位移和静环倾角随时间变化时的瞬态振动响应特性。计算得到瞬态油膜力作用下的密封轴向力和倾覆力矩相关的14个动特性系数。结果表明：密封间隙内流体阻尼对密封副和摆动的影响是线性的;密封副瞬态振动影响油膜厚度分布,从而引起油膜压力分布发生变化,结果导致密封环发生摆动;密封副摆动同样也会引起密封轴向振动。     

非线性裂纹转子的分形分析

首先介绍了分形的基本概念,给出了机械振动信号主要应用的分析方法。然后研究了非线性裂纹转子的弯曲振动特性,给出了进入倍周期分叉后裂纹转子的时域特性和频域特性。最后对裂纹转子特性进行分形分析,发现并定义了裂纹转子在进入分叉以前轴心轨迹随裂纹角变化的分形特性,并发现裂纹转子在进入混沌前与进入混沌以后具有相似的分形特性;发现了裂纹转子带噪声信号具有两个分维数（二重分形）的复杂特性。