叶片-机匣系统碰摩振动响应分析

针对弹性叶片 机匣碰摩问题,将叶片等效为离心载荷和气动载荷作用下的悬臂梁,由哈密顿原理推导出旋转叶片的运动微分方程;同时将机匣简化为单质量弹簧 阻尼模型,考虑其径向振动。在某个接触瞬时,基于机械能守恒和叶片与机匣的位移关系,推导了弹性叶片与弹性机匣间的碰摩表征模型,并基于这种模型分析了不同工况下叶片 机匣的耦合振动。结果表明,机匣的振动会导致叶片的不稳定运动,并激起叶片的1阶弯曲动频,通过增加机匣质量、减小机匣刚度以及增加转速都可以提高叶片的运动稳定性。通过对接触过程中机匣能量的研究发现,减小机匣刚度会吸收更多的碰撞能量,但同时会增加机匣的振动位移。     

转子-机匣系统的碰摩振动响应

当转子与静子发生碰摩时,考虑了机匣的振动,把转子与机匣作为一个整体,建立了数学模型和系统的运动微分方程,研究了在某些特殊情况下方程解的形式,通过对系统振动响应的频谱图、波形图、Poincare图以及轴心轨迹的研究,结果表明,当机匣的固有频率大于转子转速时,在振动响应中会出现机匣的固有频率成分.     

转子-机匣系统碰摩的灵敏度研究

针对仅考虑质量偏心的Jeffcott转子碰摩的动力学方程，进行了转子-机理系统碰摩的灵敏度研究，分析了转轴刚度和阻尼、定子刚度和阻尼、偏心距和定子径向刚度对灵敏度的影响，并给出了数值分析解；讨论了参数的变化对碰摩的产生和影响，避免了设计旋转机械的盲目性。     

双转子发动机转子-机匣碰摩振动特征研究

双转子发动机发生转静碰摩时,会出现高低压转子组合频率(频率和、频率差),但无法区分高、低压转子碰摩。采用简化的动力学模型,讨论双转子发动机转子与机匣碰摩的情况,认为碰摩力往往是一个旋转的力,并对碰摩的三种形式进行了理论分析和数值仿真。发现高压转子发生碰摩时,会出现高压转子的整数倍频NΩH及组合频率NΩH±ΩL的频率成分;低压转子碰摩时,则会出现低压转子的整数倍频NΩL及组合频率NΩL±ΩH的频率成分。组合频率成分在转子上反映并不显著,在机匣的振动响应中则会很突出。开展了双转子碰摩实验研究,实验结果和发动机实测结果均验证了上述结果的正确性。     

转子/机匣碰摩引起的转子弯扭耦合振动

以航空发动机为研究背景,针对其转子/机匣间隙小,转速控制存在延迟,碰摩故障发生可能导致的发动机转子弯扭耦合振动的特征,建立了计及陀螺力矩的弹性支承-柔性转子-弹性静子系统的碰摩故障模型,模型中考虑了有延迟的转速控制力矩。采用延迟微分方程的数值积分方法对方程进行了数值分析。分析结果表明:碰摩作用发生时,剧烈的碰摩会导致转子的反进动,而碰摩与转速控制力矩的延迟共同作用会导致转子的扭转振动加剧,甚至可能发生扭振失稳。应当在发动机控制系统的设计中充分考虑这种转子动力学影响。同时,发动机扭振信号也可以作为转子/机匣发生碰摩的重要诊断信息之一。     

汽轮机转子-机匣系统碰摩的分叉现象分析

提高汽轮机热效率的有效途径是采用超超临界压力.压力的提高使得作用在转子-机匣上的激振力将显著增大,有必要对气流激振力作用下的转子-机匣系统的非线性动力学特性进行研究.本文采用双控体模型,以汽轮机转子-机匣系统为研究对象,将转子和机匣作为统一的弹性体,采用四阶Ruge-Kutta法进行数值仿真,来研究在密封气流激振力以及机匣体振动的双重作用下的转子与机匣的碰摩运动,揭示了转子与机匣碰摩的分叉动力学特性.给出了气流激振力作用前后的碰磨转子系统响应的分叉图、轨迹图、相轨迹图和Poincare映射图.着重讨论了输入气压和转子转速等决定气流激振力大小的因素对碰磨转子分叉特性的影响.对提高超超临界汽轮机的可靠性提供了有意义的参考.     

一种新的旋转叶片-机匣碰摩表征模型

基于机械能守恒定律,推导了旋转叶片-机匣的碰摩表征模型。该模型不仅考虑了碰摩过程中叶片的弯曲变形,同时也考虑了由于碰撞导致的机匣变形,在表征模型中引入了机匣当量刚度。模型除可以对直板叶片-机匣之间的碰摩进行表征,还可应用于锥形叶片-机匣之间的碰摩。并且,该模型还考虑叶片的运行情况,即转速、摩擦因数等参数的影响,讨论碰摩力与各参数之间的关系。通过叶片-机匣碰摩试验得到的碰摩力数据,对该模型进行试验验证。通过分析发现新模型与试验结果吻合较好,并与现有模型对比,证明了新模型能更好地描述旋转叶片与机匣的之间的碰摩力。     

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．     

双盘悬臂转子—轴承—机匣耦合系统碰摩故障分析

针对航空发动机转子系统的质量主要集中于压气机及涡轮部分的工程实际,将航空发动机转子系统简化为双盘悬臂连续体转子系统。建立含碰摩故障的双盘悬臂连续体转子—轴承—机匣耦合动力学模型,导出双盘悬臂连续体转子的四阶偏微分运动方程。运用变步长四阶龙格库塔法模拟系统的碰摩故障响应,分析转速与偏心量对系统碰摩故障响应的影响,发现该模型在发生碰摩故障时的一些非线性动力特性,为解决工程实际问题提供一定的理论依据。通过所建模型与单盘转子模型振动特性的比较,验证建立模型的必要性与工程意义。     

单盘转子碰摩条件分析

通过对单盘转子系统碰摩运动规律的理论分析和计算仿真,得出了转子初次碰摩转速的解析表达式;并对阻尼、偏心距和间隙对转子碰摩转速的影响进行了讨论分析.当转子的偏心距与间隙的比值大于1时,碰摩转速随偏心距的增大或间隙的减小而降低;随阻尼的增大而提高.当转子的偏心距与间隙的比值小于1时,碰摩转速随其比值变化规律是先增大,当达到最大值后又减小,且随阻尼的增大而减小.     

双转子-支承-机匣耦合系统碰摩振动响应分析及试验验证

以某型航空发动机双转子试验器为研究对象,采用Newmark-β数值积分方法求解系统的动力学响应,在考虑高低压转子中介轴承的耦合和机匣的弹性变形及其运动的基础上,建立了碰摩故障双转子-支承-机匣耦合系统动力学模型,理论分析了转速、转子偏心量和碰摩刚度对转子系统动力学特性的影响并进行了相关试验。研究结果表明：发生碰摩故障时,转子和机匣测点频谱分析图中会出现转子的倍频和组合频率,可将其作为判断系统发生局部碰摩的特征信号;随着转子偏心量和碰摩刚度的增大,碰摩幅值响应愈加明显,碰摩程度亦愈加严重;机匣测点振动量值存在衰减,后续理论建模过程中应考虑传递过程的衰减。本研究结论可为碰摩故障机理的探究和碰摩故障的诊断提供参考。     

双转子系统转子间碰摩故障研究

建立了两端固支Jeffcott转子间碰摩的模型,推导了模型的运动微分方程,应用龙格库塔(Rung-Kutta)法求解运动微分方程特定转速下振动响应的幅值;同时对发生高低压转子间碰摩的发动机实测振动信号进行分析总结,得到了高低压转子间碰摩的典型振动特征,对今后相同或者相似的碰摩故障提供有益的参考。     

碰摩转子系统的灵敏度分析

针对仅考虑质量偏心的Jeffcott转子碰摩的动力学方程 ,进行了转子碰摩系统的灵敏度分析 ,研究了转轴刚度和阻尼、偏心距和定子的刚度对灵敏度的影响 ,并给出了数值分析解 ;讨论了参数的变化对碰摩的产生和影响 ,避免了设计旋转机械的盲目性     

碰摩转子系统的随机响应分析

针对仅考虑质量偏心的 Jeffcott转子碰摩的动力学方程 ,进行了转子碰摩系统的随机响应分析 ,研究了把转轴刚度和阻尼、偏心距和定子的刚度作为随机参数的随机系统的响应 ,并给出了数值分析解 ;讨论了参数的随机变化对转子碰摩系统的影响。     

转子与限位器碰摩试验中的能量耗散

限位器或限制器是一种简单的被动式转子振动控制元件 ,它在限制转子大幅度低频进动和过临界大不平衡响应中有良好的表现。为了研究限位器的设计方法 ,考察转子与其碰摩的动力行为 ,设计了转子与限位器碰摩试验台 ,进行了激振碰摩实验 ,分析了激振碰摩过程中外力的功与转子涡动能量的关系 ,提出碰摩过程中耗散能的测试计算方法     

转子动静碰摩故障仿真与试验研究

针对转子碰摩的特点，建立了以刚度为分段线性的Jeffcott转子模型，并对此模型进行了仿真计算，结果表明：转速低于临界转速时系统存在高阶倍频成分；转速超过一阶临界转速后系统中出现分频振动成分；当转速接近临界转速的整数倍时，该转速频率的幅值显著增大。按照转子碰摩模型，建立了转子碰摩故障试验系统，进行了转子碰摩故障模拟试验，采集了比较有代表性的碰摩样本数据，并得到每个状态下的频谱图和轴心轨迹图。试验分析与基于碰摩力模型的仿真分析结果一致，此研究对及时准确地诊断和预报旋转机械转子早期动静碰摩故障具有非常重要的意义。     

多级离心泵转子—轴承碰摩故障诊断

针对某电厂高压多级离心泵在首次启动运转时,对泵进出口压力、轴承温度、振动信号等工艺量参数实时监测,并运用频谱分析技术对其振动信号进行时域、频域分析,在大约运转40分钟时间,诊断给出该水泵转子与轴承系统可能存在局部碰摩现象,为防止故障加剧,因此立即停车解体检查,其与分析结果完全吻合,有效地阻止了转子-轴承局部碰摩而引发诸如叶轮口环、轴套磨损等其他的故障,对泵组的安全稳定运行起到了关键性作用,此诊断分析方法对类似振动故障识别具有一定的参考价值和指导意义。     

碰摩转子系统的动力学行为研究

以基于Hertz接触理论的非线性碰摩模型，对碰摩转子系统的动力学行为进行了深入研究。从中发现其内在演化规律等。这对相应故障诊断技术的发展起到指导作用。     

转子--机壳碰摩故障研究

使用基于Henz接触理论的非线性碰摩模型，对工程中的多盘转子系统碰摩故障现象进行了研究。研究成果有助于更好地把握多盘碰摩转子的振动特征，可以为更准确地诊断转子碰摩故障和改善转子系统的动力学特性提供理论依据。     

小波包在转子碰摩故障诊断中的应用

研究了旋转机械转静件早期碰摩故障信号的检测问题。根据小波包分解能在所有频率范围聚焦、对信号奇异性非常敏感的特性,对比分析了不碰摩和早期碰摩振动信号的特征,得出应用小波包分解和信号重构的方法不仅可对早期碰摩进行准确诊断,还可确定碰摩的位置的结论,证明了该方法对碰摩故障进行诊断的可行性和有效性。