水轮发电机组转子-轴承系统横向振动特性分析

将非线性Capone油膜力模型与考虑电机磁极对数分布的不平衡磁拉力模型相结合,建立了水轮发电机组转子-轴承系统非线性动力学模型。基于Matlab语言程序采用4阶5级Runge-Kutta法对系统进行了数值分析计算。研究了在考虑与不考虑不平衡磁拉力的情况下,轴承长径比、转子质量偏心及轴颈间隙等参数的变化对转子轴心轨迹以及频域特性的影响。数值结果表明,同轴承长径比及转子质量偏心相比,轴颈间隙是影响系统轴心轨迹和频域特性的主要因素。相关结论可为进一步研究水轮发电机组在电磁和机械等结构参数共同作用下的运动特性提供部分参考。     

浮环轴承旋转流体的基本流研究

非同心旋转圆柱之间流体的流动可视为非同心旋转圆柱之间的流动加上扰动项。文章针对浮环轴承双层油膜,利用张量分析工具,在修正双极坐标系下,研究了长浮环轴承非同心旋转的内、外层油膜的基本流所满足的Navier-Stokes方程,表明内、外层油膜流场基本流可分别表示为轴颈和浮环、浮环和定子同心旋转圆柱流体加上关于偏心率ε的扰动项;推导了该旋转流体基本流的级数近似解,并给出了数值算例。结果表明,对复杂的浮环轴承基本流的研究,只需知道某时刻浮环的偏心位置、轴颈和浮环的旋转角转速,即可应用文中方法,确定该时刻轴承内、外膜的基本流。     

非线性转子-轴承耦合系统润滑及稳定性分析

为了分析滑动轴承与转子耦合系统的非线性动力学特性,采用全新的变流域流场计算的结构化动网格技术对滑动轴承的瞬态流场进行非稳态计算,提出基于计算流体力学（CFD）的润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算方法,形成转子与滑动轴承的流固耦合计算.讨论不同进油方式与进油压力对滑动轴承润滑流场的影响.数值计算表明,轴颈的涡动中心不仅决定于轴颈的转速和静载荷,而且随涡动幅值或动载荷的增大而升高;随着轴承长径比增大或间隙比减小,轴颈涡动中心上浮,易使转子-轴承系统失稳.     

浮环支撑涡轮增压器转子系统临界转速的研究

对浮环轴承的动力特性进行分析,建立涡轮增压器转子的有限元模型,并研究预应力和陀螺效应对转子系统固有特性的影响。绘制Campbell图并求解转子系统的临界转速。计算结果表明,转子在正常工作时能平稳运行。     

偏心量对转子-轴承-密封耦合系统非线性振动特性影响的分析

转子偏心量是直接关系转子系统运行稳定性的一个重要因素,将迷宫密封力模型和capone圆轴承非线性油膜力模型相结合,建立了具有非线性转子-轴承-密封耦合系统的动力学模型,研究了转子-轴承-密封耦合系统在不同的偏心量下的非线性动力学行为。针对转速对耦合系统动态响应进行了仿真计算,给出了四个不同转子偏心量下系统轴颈和圆盘随转速变化的响应分叉图,以及典型转速下的Poincare截面图。研究发现随着不平衡量增加,系统出现了混沌运动,但在较大不平衡量时,随着转速的增加,系统在混沌运动后最终呈现同频周期运动,这表明较大的不平衡量反而有助于增加系统稳定的作用。还给出了系统在特定转速下偏心量变化影响下的分岔图,并分析了变化的平衡量下系统对应着复杂的非线性运动。数值计算表明,转子转速、偏心量都是影响系统动力学行为的重要因素,随着转速和偏心量的变化,系统呈现单周期运动、拟周期运动、混沌运动等复杂的动力学行为,具有很强的非线性特征。并且这些结果为实验中偏心量的选择提供了有利的依据。     

转子轴承系统涡动的稳定性分析

转子系统的运动稳定性是力学中的重要研究课题,它直接关系到汽轮机组运行的安全性与可靠性。基于Muszynska转子动力学模型,采用短轴承理论,对转子非线性振动的稳定性进行了分析研究。采用局部线性化方法,分析判断了转子涡动方程零解和自激振动极限环的稳定性,确定了转子运动的稳定性条件。在极坐标系下首次给出了用3个状态方程表示的转子系统运动的简捷方程。主要分析了转速、流体润滑粘度和轴承的结构参数对转子运动稳定性的影响。     

载荷和供油压力对浮环轴承润滑影响的理论研究

针对浮环轴承双层间隙的结构特点,建立了其润滑模型.在考虑供油压力和油膜破裂的情况下,通过求解基于长轴承理论的雷诺方程,得到了内外油膜周向压力分布情况,并推导了油膜力的解析表达式.在给定浮环轴承结构参数的情况下,利用Matlab软件对润滑模型进行了计算和仿真.分析了诸如载荷、供油压力、转子转速等参数对浮环轴承静平衡位置、油膜连续性以及轴承内间隙润滑的影响.得出了较大的外载荷会导致较大的外油膜偏心率和外油膜空穴区扩大,而供油压力主要影响外油膜的偏位角的结论,并指出载荷的加大会使进入内间隙润滑油量在很宽的转速范围内减小,有可能会导致内膜贫油情况的发生,而增大润滑油注油压力会有效缓解这一现象的发生.     

磁悬浮转子系统的非线性动力学特性

为了研究某磁悬浮转子的非线性动力学特性,考虑了系统非线性因素的影响,由Taylor级数展开得到非线性电磁力的表达式,建立了刚性磁浮轴承转子系统动力学模型和空间状态方程,用数值积分法对其进行分析.通过数值分析得到了该系统在某些参数域中的波形图、频谱图、相图以及轴心轨迹,直观显示了系统在某些参数域中的稳定运行状态.分析结果表明,该磁悬浮转子系统在转速为60000r/min和一定的偏心量范围内处于稳定运动状态.     

圆柱浮环液体动静压轴承止推环性能的有限元分析

对圆柱浮环液体动静压轴承止推环的静,动态特性进行了有限元分析,提出了保证浮环正常工作的平衡条件,并据此给出了浮环轴承的设计准则,在有限元分析中求解了该轴承内,外膜压力场,分析了动态雷诺方程,在求得浮环静压,动力平衡的基础上,得到了该轴承的静,动态特性及稳定性参数。     

混合预紧下高速电主轴涡动频率的理论研究

为了有效预测并控制高速电主轴的支撑刚度和临界转速,建立了角接触球轴承在混合预紧机理下的数值计算模型,对主轴系统进行有限元建模,耦合轴承组模型与转轴模型构成转轴-轴承模型.通过对整体模型计算获得主轴系统的动态特性参数,将结果反代入整体模型,进而进行循环迭代,从而研究主轴涡动频率.制定转轴-轴承模型动力学计算流程,研究了电主轴在不同工况下轴承支撑刚度和涡动频率等动态特性.理论计算结果表明:与传统计算方法相比,所建模型计算电主轴在高速运转时的动态特性具有更高精度.采用合理的预紧方式和预紧力有利于提高主轴系统在高速运转时的临界频率.     

Rotor dynamic analysis of small vehicle gasoline turbocharger in semi-floating bearings

The critical speed and unbalance response of a small vehicle gasoline turbocharger in semi-floating bearing are analyzed.The dynamical characters of semi-floating bush bearing used in small vehicle gas...     

可倾瓦轴承瓦块摆动特性

研究可倾瓦轴承瓦块摆动几何关系,基于分离变量法建立了有限长轴承油膜压力模型及瓦块力矩平衡方程,获得瓦块摆角与轴承参数之间的函数关系;以瓦块包角为80°、支点偏移量为0.5的四瓦块可倾瓦轴承为研究对象,计算分析其瓦块的摆动特性.理论推导表明,瓦块静平衡摆角只与瓦块结构参数、轴颈相对瓦块偏心率、间隙比有关,而与轴颈转速、油...     

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。     

Influence of Structural Parameters of Turbocharger Floating Bearing on Its Dynamic Characteristic Coefficients

The structure parameters in an actual industrial production have a great influence on the coefficient of supercharger floating bearing dynamic characteristics,but there has been little systematic study so far. In this paper, the influence of structural parameters of the turbocharger floating bearing on its dynamic characteristic coefficientsis systematically investigated based on the theories of hydrodynamic lubrication and tribology. The influence of clearance ratio on eccentricity and the influence of internal to external radius ratios, and Sommerfeld number were analyzed.A new formula of responding characteristics of the oil film force caused by the displacement or velocity disturbance was deduced near an equilibrium in the steady state. Applying the newly developed formula, the dynamic characteristic was studied for floating bearings. Regularity for change of oil film stiffness and damping was analyzed with the structural parameters of floating bearing such as radius ratios and eccentricity.It has been found that the clearance ratio increases with eccentricity when the radius ratio is unchanged.The eccentricity decreases with the internal to external radius ratio of floating rings when the clearance ratio is constant.The absolute value of total principal stiffness and total main damping decrease with the clearance ratio and radius ratio of floating rings when the total cross damping is stable. The results and findings in this paper can contribute to nonlinear dynamics designs of turbocharger rotor-bearing systems.     

球轴承-转子系统动特性的整体分析方法

针对轴承刚度计算精度不高的问题,求解滚动轴承内圈方程组的雅可比矩阵得到滚动轴承五维刚度,对轴承刚度特性分析表明,刚度随工况变化呈显著非线性变化.考虑转子外力和不平衡力作用于轴承的载荷变化和工况变化对轴承刚度的影响以及轴承刚度对转子系统动特性的影响,提出了滚动轴承-转子系统动态特性计算的整体分析方法,使用最速下降法结合牛顿-拉夫逊法求解系统的特征值,建立了转子失稳门槛的优化模型.对某多圆盘转子的临界转速、失稳门槛计算的结果表明:考虑轴承和转子相互作用对系统动特性的影响较为显著,优化转子直径提高了失稳门槛值.本研究为转子系统动特性的准确计算提供了方法.     

Stability of Orifice-Annular and Shallow一Pocket Restricted Floating Ring Gas Bearing

用改进的八个刚度－阻尼系数法分析了小孔环面浅腔节流浮环气体轴承的稳定性。给出了转子无量纲临界质量随半径间隙比Ｃ＿２／Ｃ＿１、质量比ｍ￣２／ｍ￣１，环速比ω＿１／ω＿２及供气压力Ｐ＿ｓ的变化规律。分析结果与王云的实验结果相吻合。     

挠性转子系统的不平衡量在线识别方法

基于模态理论,针对滑动轴承支撑的挠性转子系统,提出了一种新的不平衡量在线识别方法.电磁激振器安装在转子的伸出端,产生脉冲激励力或不同频率的简谐激励力.通过测量转子的原始不平衡量响应和激励响应,计算出滑动轴承的刚度和阻尼系数及转子的不平衡量.在由滑动轴承支撑的多圆盘挠性转子试验台上进行了试验研究,结果表明该方法无需改变转子的工作转速,且能在支承系统没有转速变化的条件下满足全速动平衡的要求,同时具有良好的识别精度.     

转子轴心轨迹故障诊断特征识别方法研究

转子轴心轨迹形状反映转子系统的工作状态,用神经网络方法可识别志子轴心轨迹形状,但神经网络的训练速度和稳定性输入数据编码方式有关,提出一种使轴心轨迹图形编码得到较大压缩的平面图形可变等长度压缩编码方法,从而减少了轴心轨迹神经网络识别系统的输入变元数,使训练后的神经网络的联想能力得到较大提高,也加快了网络的训练速度及稳定性。将该图形形状识别系统加入到故障诊断专家系统中,提高了故障诊断专家系统的自动诊断     

用传递矩阵法分析受轴向力作用的转子──支承系统的横向振动

本文以一组协调运动方程为基础，导出了受轴向力作用下转子──轴承系统横向振动的传递矩阵。该传递矩阵包括了转动惯量、陀螺效应、横向剪力以及轴向力对转轴横向振动的影响。轴向力可以是常力或分布力。与传统的传递矩阵法相比，本文导出的传递矩阵是质量分布型，即特性相同的轴段不论多长均可以处理成一个单元，从而大大地降低了传递矩阵的数目，提高了计算速度和精度。用本文提出的方法，不仅可以求得系统的固有频率、振型、动态响应，还可以模拟轴上各点的涡动轨迹。