转子-不对中花键联轴器系统动力学特性研究

推导了花键联轴器不对中啮合力模型,基于有限元分析建立了考虑花键联轴器不对中效应的转子系统动力学方程,数值计算模拟出不对中啮合力对转子-花键联轴器系统动力学特性影响规律。理论分析和仿真结果表明：花键联轴器不对中啮合力与联轴器的结构参数、传递扭矩、静态不对中和动态振动位移等有关,且联轴器的刚度并非一个恒定的常数,其与动态振动位移有关,并依赖于静态不对中。系统动力学特性表现为：花键联轴器连接的转子系统没有不对中时,系统的响应以1倍频为主;存在不对中时,响应出现2倍频;不对中量增加时,响应的轴心轨迹偏离原点,且各频率成分的幅值增加,系统的振动变得复杂。研究结果可以为花键联轴器连接的转子系统的不对中故障诊断提供依据。     

双跨松动转子-轴承系统周期运动稳定性

建立了带有支承松动故障的具有三轴承支承双跨弹性转子-轴承系统非线性动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性及失稳规律。双跨松动转子-轴承系统响应存在着周期运动、拟周期运动和混沌运动等复杂的运动现象,系统以鞍结分岔形式失稳。在不同的转速下,系统会出现鞍结分岔和Hopf分岔等不同的分岔形式;在高转速区,松动端轴颈的运动轨迹呈现出特有的形状。研究结果为有效识别转子-轴承系统的基础松动故障提供了一定的参考。     

转子-轴承系统裂纹特征分析

对裂纹转子进行理论分析,总结该类故障的典型特征,对于准确诊断该类故障,预防机组恶性事故的发生,具有重要的工程意义.本文建立了非线性转子-轴承系统数学模型,采用数值积分方法得到系统在某一转速下有裂纹和无裂纹情况下的时域波形、频谱、轴心轨迹及庞加莱映射,分析结果表明转子在有裂纹产生以后,系统处于不稳定的概周期运行状态;而相同条件下无裂纹的系统处于稳定的运行状态,分析结果为该类系统的故障诊断提供理论参考.     

花键连接转子系统稳定性研究

花键联轴器被广泛应用于飞机上,在涡轮端和输出组件、发电机以及发动机其他配件间传递动力。为获得花键联轴器引起的花键连接转子失稳原理,将花键力模拟成等效的刚度系数和阻尼系数,采用有限元方法建立花键连接转子模型,采用特征值方法得到花键力对花键连接转子系统稳定性影响,此外,讨论摩擦系数、负载扭矩和外阻尼对系统稳定性的影响。研究结果表明,摩擦系数和负载扭矩增加会降低系统稳定性,相反,外阻尼会增加花键连接转子系统稳定性。     

松动裂纹转子轴承系统周期运动分岔及稳定性分析

根据松动裂纹耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶方法,研究了系统周期运动的分岔特性及其稳定性。研究发现,在较大和较小的偏心量作用下,系统的周期运动都由倍周期分岔而失稳,在适当的偏心量下,系统的周期运动以Hopf分岔形式失稳且稳定性较强。转轴裂纹和基础松动故障都使系统周期运动稳定性降低、系统Hopf分岔存在的偏心量范围变大。结论为转子轴承系统的安全稳定运行和振动的抑制及控制提供了理论参考。     

平行转子-轴承系统的稳定性

失稳现象在齿轮耦合的转子－轴承系统中时有发生,失稳原因一直是人们所关心的问题。通过数值计算发现,化轴之间描率分配以及传动比对系统的稳定性有很大的影响;在研究的系统中存在着影响系统稳定运行的薄弱环节,当传动比和轴瓦形式发生变化时,该薄弱环节将从一个子系统转移到另一个子系统;合理地选择轴瓦形式有利于系统稳定性的提高;系统失稳时将产生“倍速涡动”。     

刚性转子-轴承系统的复杂非线性动力学行为研究

为揭示转子系统复杂的非线性行为,用多初始点分岔分析方法研究了刚性转子-轴承系统在转速、偏心等参数变化时系统响应随参数变化的非线性现象,各吸引子的吸引域在相空间中的变化情况,以及从单初始点出发系统在相空间中的运动规律。结果表明:多初始点分岔分析法能够发现更加丰富的非线性现象;在多吸引子共存的相空间不同的初始点系统稳态响应可能表现出不同的运动;根据相空间中吸引域的变化规律能够从机理上对传统单初始点方法得到的非线性现象进行很好的解释。     

用分解—集结法研究复杂转子—轴承系统的稳定性

本文探讨应用大系统稳定性理论的分解—集结法研究复杂转子—轴承系统的运动稳定性问题。与目前常采用的传统分析方法，如特征根判稳法及派生的各种稳定性判据相比，这种方法的独到之处在于其不仅能提供整个系统的稳定性信息，还能反映子系统及其复合关系对整体系统稳定性的作用及影响等信息。这是传统的整体直接处理方式较难达到的。本文举出几个实例验证了这一系统工程方法的有效性和独特性，其直接应用背景是大型汽轮发电机组轴系的稳定性问题。     

高速压力机转子-轴承系统的动力学研究

以有限元方法为基础,建立了曲柄压力机的转子-轴承系统的运动方程,通过计算压力机的曲柄连杆之间的作用力,获得主轴转子的径向载荷,并集成建立转子-轴承系统的振动模型;采用Newmark方法进行求解,进行模拟仿真,分析转子-轴承系统的振动响应;对主轴转子的振动特性进行实验研究,验证了转子-轴承系统的振动模型及其模拟仿真,进而为压力机转子-轴承系统的设计提供了数值分析及实验研究依据。     

三轴承支撑不平衡转子非线性动力学研究

针对具有三个滑动轴承支撑的双跨弹性转子的非线性特点,建立了数学模型,用数值积分和庞加莱映射方法对采用短同承模型的该类转子系统动力学特性随某一参数变化时稳定性的改变进行了分析,计算结果表明,系统具有发生倍周期分叉、概周期的可能,用数值方法得到系统在某些域中的分叉图,直观显示了系统在某些参数域中的运行状态和轴承几何参数变化对系统动力特性的影响,数值分析结果为该类转子－－轴承系统的设计和运动状态控制提供了理论参考。     

弹性联轴器不对中转子-轴承系统的非线性动力特性及稳定性研究

分析了在膜片式弹性联轴器不对中情况下,滑动轴承支撑的多盘转子系统的非线性动力特性和稳定性。联轴器不对中所产生的附加力和力矩作为施加在轴系上的外部激励。综合运用频谱、轴心轨迹、分叉图、Poincaré 图和最大Lyapunov指数等方法,比较分析了转子-轴承系统在考虑联轴器不对中前后的动力响应和稳定性。研究表明联轴器不对中会引起2X, 3X, 4X甚至更高倍频的振动,其中2X振动占据主要地位,不对中对转子上节点的振动的影响随着其与联轴器的距离的增加而减小。不对中对轴系的1阶临界转速的影响可以忽略,当转子转速超过系统2倍1阶临界转速时,系统会发生油膜振荡,联轴器不对中会使系统发生油膜振荡的转速升高,同时对转子振动有一定的抑制作用。     

多支承转子轴承系统的负荷敏感度研究

 利用传递矩阵法建立了多支承转子轴承负荷分配关系的矩阵方程. 该方程可用于计算轴承的负荷, 分析了标高、负荷变化对轴承负荷的影响, 得出了负荷敏感度矩阵和标高敏感度矩阵. 利用该负荷敏感度矩阵和标高敏感度矩阵对轴承负荷分析所得的结论与实际情况一致.     

高速转子轴承系统碰摩故障仿真研究

应用非线性动力学理论对高速碰摩转子系统模型进行了研究,得出滑动轴承支撑下的碰摩转子系统的振动特征.研究了偏心距参数对系统振动特性的影响.对建立的碰摩故障的转子系统的动力学模型应用数值积分方法进行求解,得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随转速、偏心量的变化规律.为准确诊断滑动轴承支撑下的转子碰摩故障、减小系统故障发生率和提高系统动力学特性具有重要意义.     

燃气轮机转子-轴承系统的油膜涡动分析

建立了小平衡双盘转子-油膜轴承系统模型来分析某型燃气轮机转子-轴承系统的整体动力学特性,根据实际燃气轮发电机组的运行参数和结构特征,选取合理的参数,采用数值方法分析了在平稳升速过程中系统涡动的扩展过程,表明涡动的发展可分为三个阶段:(1)稳定的惯性同步涡动阶段;(2)油膜涡动的积累阶段,即振动能量由惯性涡动向半速油膜涡动迁移;(3)油膜振荡锁频阶段.分析了不平衡量对系统幅频特性和涡动扩展过程的影响,揭示了油膜振荡的跳跃特性.分析结果在多个实验研究文献中得到证实,表明所建立的模型可以用来分析燃气轮机转子系统的整体动力学特性.     

A multiaxial fretting fatigue test for spline coupling contact

A novel fretting fatigue experimental methodology is presented for mimicking the salient fretting variables for arbitrary axial locations within a complex spline coupling geometry, under combined torque, axial loading and rotating bending moment. The approach permits the simulation, in a simplified test arrangement, of the superimposed multiaxial fretting conditions between the spline teeth. This is achieved via the combination of a low frequency in-plane cyclic normal clamping load and a higher frequency out-of-plane cyclic fatigue stress. The latter is known from spline fatigue tests to play a critical role, along with torque and axial loads, in fretting fatigue cracking of splines.     

双盘悬臂裂纹转子-轴承系统的动力学分析

在考虑了非线性油膜力的基础上 ,建立了双圆盘立式悬臂裂纹转子 -轴承系统横向振动的动力学模型 ,利用Runge- Kutta法对该系统的动力学行为进行了数值研究 ,分析了该系统在有无裂纹两种情况下的分岔与混沌特性 ,通过对系统分岔图、Poincare截面图和幅值谱的分析 ,发现裂纹对该系统的动力学特性影响很大。由于油膜力和裂纹耦合的强非线性作用 ,在它的谱图上出现了 1/ 2、1/ 3等分频谱线     

离心式压缩机转子系统稳定性控制方法研究

针对离心压缩机转子失稳已成高效长周期运转主要障碍问题,通过分析失稳机理及影响因素,研究压缩机转子系统稳定性控制方法。结合工程案例,采用有限元方法对转子进行瞬态动力学分析,研究转速及因密封等部件交叉刚度对转子稳定性影响。研究转子振动位移反馈与速度反馈方法对转子失稳振动的控制效果。结果表明,两种方法均能有效提高转子系统稳定性。对比在达到相同控制效果时执行机构能量消耗表明,通过位移反馈方式能以更低能耗达到控制效果。该结果可为离心压缩机转子稳定性控制与提高提供新的思路及可行性。     

Stochastic response of flexible rotor-bearing system to seismic excitations

Random vibration analysis of flexible rotor-bearing systems subjected to six-component nonstationary earthquake ground accelerations is carried out. The rotor system consists of several rigid disks and a flexible shaft that is modelled as a Timoshenko beam. The governing equations of motion involve both inhomogeneous random excitations and random parametric excitations. Analytically, the Markov vector approach using the Ito equation and Stratonovich averaging procedures is employed to determine the response statistics. Unfortunately, the second moments of the response quantities thus obtained involve a great discrepancy when compared with the results of Monte Carlo simulation. The difficulty involved in analytically solving such a complicated problem is pointed out. Currently, the method of Monte Carlo simulation appears to be the only practical approach for such a problem. The significant influence of the seismic base rotations and the flexibility of the rotor-bearing system on the overall dynamic structural response is demonstrated by a numerical example.