非线性油膜力下裂纹-碰摩故障转子动力学分析

在考虑裂纹轴时变刚度、碰摩力和非线性油膜力的基础上,建立了裂纹-碰摩双故障转子-轴承系统的非线性动力学模型,采用数值积分方法对其进行求解,结合分岔图、poincaré截面图、轴心轨迹图和最大Lyapunov指数(LLE)曲线图,从定性和定量的角度分析了无量纲裂纹深度和转速对系统响应、稳定性及碰摩力的影响.结果表明:该类转子-轴承系统出现了p-2、p-4、p-8、拟周期和混沌等丰富的非线性运动;随着无量纲裂纹深度的增加,系统首次分岔点转速提高,进入拟周期和混沌等运动的临界转速提前;在高速区间,随着无量纲裂纹深度的增加,系统响应由拟周期运动演变为混沌和多周期运动交替出现;在不同转速阶段,裂纹的加深对碰摩力的影响不同,在高速区间的影响更为明显.     

横向流体激振力作用下叶轮转子的分岔特性

将离心叶轮转子系统简化为Jeffcott转子,建立了带有支座松动与碰摩耦合故障的不平衡离心叶轮转子在非线性横向流体激振力和非线性轴承油膜力作用下的振动分析模型,并推导了系统的无量纲运动方程.运用数值积分法研究了系统的分岔特性,最后分析了横向流体激振力对含有松动与碰摩的离心叶轮转子系统动力学性能的影响.结果表明:在转速较高时,横向流体激振力对该类转子的分岔特性有较大影响.     

线性与非线性油膜力模型下转子振动稳定性对比研究

滑动轴承的油膜力直接影响转子振动的稳定性,首次对大型多自由度转子系统在线性和非线性油膜力作用下的振动稳定性进行了对比分析。针对200Mw汽轮机低压转子一轴承系统,采用数值计算方法分别模拟了转子在非线性油膜力和传统的8个刚度和阻尼系数表示的线性油膜力模型下,转子升速过程中发生油膜失稳的典型特征。通过比较分析得出考虑油膜力的非线性特性后转子发生油膜振荡的转速提前。因此为保证大型转子-轴承系统的安全稳定运行,有必要在传统线性理论设计的基础上,引入非线性油膜力形式对系统的稳定性作进一步的计算校验。     

气流激振力作用下碰磨转子的分叉现象

采用超超临界压力是提高汽轮机热效率的重要途径。随着蒸汽参数的提高,作用在转子上的激振力将显著增大,使得机组发生气流激振的可能性远远大于亚临界机组,因此有必要对气流激振作用下转子的非线性动力学特性加以研究。本文采用双控体模型来计算气封腔内的蒸汽对转子的激振力,分析了气流激振力作用下的碰磨转子的分叉特性。着重讨论了输入气压、密封间隙及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。研究结果表明,气流激振力将明显抑制碰磨转子的拟周期运动。这种抑制作用随着输入气压的升高、密封间隙的减小而增强。     

迷宫式汽封流体动力特性研究

建立了迷宫式汽封的全三维模型,采用CFD商业软件Fluent对不同工况下汽封的流场进行了计算分析,研究了转子所受的气流力与转速、进出口压力比及偏心率的关系,得到了影响转子稳定性的密封动力特性系数和涡动系数.结果表明:随着转速、进出口压力比和偏心率的增大,涡动系数也相应增大,转子的稳定性下降.     

不同油膜力模型下转子椭圆轴承系统的动力学分析

1引言滑动轴承的非线性油膜力模型是转子-轴承系统非线性动力学分析和研究的关键问题。滑动轴承的油膜力具有强烈的非线性特性,研究转子-椭圆轴承系统的非线性动力学问题关键在于获得椭圆轴承的油膜力模型。其中椭圆轴承的非线性油膜力的计算精度和计算速度将直接影响到转子-轴     

考虑非线性油膜力的裂纹转子动力学特性仿真

在考虑裂纹轴时变刚度和非线性油膜力的基础上,建立了含裂纹故障的双盘转子-轴承系统的动力学模型,采用数值积分方法对其求解,结合分岔图、轴心轨迹图、Poincaré截面图和三维谱图等,分析了转速、裂纹深度和不平衡对系统响应、分岔情况以及稳定性的影响.结果表明:该类系统出现了多周期、拟周期、混沌等丰富的非线性动力学行为;在裂纹较深的情况下,在较低转速便会发生倍周期分岔和多周期运动,系统的非线性和不稳定性增强;不平衡力的增大简化了系统的动力学行为,使系统失稳滞后,但不影响油膜振荡.     

转子-定子系统松动-碰摩耦合故障的动态响应分析

建立了考虑定子与基础之间的连接刚度和阻尼(包括定子本身运动)的转子-定子系统发生松动-碰摩时的动力学模型和微分方程，对系统在运行过程中的非线性行为进行了数值仿真分析，发现随着转速的变化过程，此类系统响应主要以拟周期或阵发性分岔进入混沌，而由拟周期或倍周期倒分岔离开混沌。在超临界转速区，系统的响应以混沌和周期k的分频运动为主要运动形式。该结果为转子-定子系统的故障诊断提供了依据和参考。     

转子-轴承系统的非线性动力学的研究

对转子 -轴承系统的混沌运动进行动力学研究 ,采用非线性油膜力数据库方法获得椭圆轴承的非线性油膜力 ,数值计算得到了系统在某些参数域中的分叉图、轴心轨迹、相图、Poincar啨映射、时域波形和频谱图 ,直观显示了系统发生混沌运动的性态 ,用李雅普诺夫指数对混沌运动时的时间序列进行了判断 ,为控制转子系统混沌运动的发生及动力学设计提供了理论基础     

多跨转子系统联轴器偏角不对中振动特性与试验研究

转子系统联轴器不对中是旋转机械频发的故障之一,尤其体现在多跨多轴系转子系统。模拟双跨-三支撑转子系统的有限元模型,求得转子研究范围内的一阶、二阶临界转速;建立了双跨-三支撑转子系统试验装置,测得联轴器偏角不对中量变化时转子系统振动的频谱图与轴心轨迹,分析转子系统振动特性。通过试验结果分析,得出结论:随着偏角不对中量的不断增大,转子系统一阶临界呈现递增的趋势,二阶临界转速影响不大;转子升速过程中,发生偏角不对中时,2倍频明显增加,且轴心轨迹会呈现"8"字形或"香蕉"形;随不对中量的增加,2倍频伴随整个升速过程,当转速升到较高速度时,其幅值进入无规律状态。     

汽封力作用下的转子-轴承系统稳定性研究

通过分析汽封力对轴承静态平衡点的影响,表明汽封力能够改变轴承的静、动特性。计算了滑动轴承油膜力和汽封力共同作用下的系统一阶临界转速和一阶对数衰减率,并用实验进行了验证。研究表明,汽封力对系统稳定性的影响是复杂的,其影响因素包括进出口压力、进口预选速度、密封参数等。     

非线性弹性转子系统碰摩的动态特性

在同时考虑轴承油膜力、转轴非线性弹性力和碰摩发生时转静件问的相对速度对非线性摩擦力的影响基础上，构造了具有碰摩故障转子一轴承系统的动力学模型，对系统在运行过程中的非线性行为进行了数值仿真分析，发现在亚临界转速区，系统响应主要以周期运动为主，在半倍临界转速附近有短暂的混沌运动。在临界转速区，系统响应为周期运动，振幅相应增大。在超临界转速区，系统响应以混沌、周期分频和拟周期为主要运动形式。不同的速度影响因数对系统的响应也具有一定的影响。该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了一定的参考。     

汽轮机转子涡动汽流激振力分析与CFD数值模拟

汽轮机转子涡动时轴心偏离静子中心产生轴系失稳的Thomas/Alford汽流激振力,传统的叶顶间隙激振力公式对此不能全面准确评估。该文综合考虑转子涡动以及围带汽封二次流,在动叶通道,根据蒸汽做功分析涡动效应激振力;在叶顶围带汽封,用CFD数值模拟泄漏蒸汽三维粘性流场,确定蒸汽激振力。研究结果表明小的静偏心和动偏心条件下,转子涡动动偏心在动叶通道诱发的激振力要大于静偏心激振力;围带汽封汽流预旋速度对间隙激振力有重要影响;调门不对称进汽也是蒸汽激振力的另一个重要来源。     

弯扭耦合的旋转机械轴系弯振特性的研究

随着旋转机械在役运行时间的增加,转子部分多数会有质量偏心现象出现。这使得转子轴系的扭转振动与弯曲振动的耦合作用明显增强。在已有耦合振动方程基础上,采用有限差分、Newmark积分法求得动力响应,以300 MW汽轮发电机组为研究对象,将其模化为多支承分布质量模型,采用FFT、STFT和wavelet多种方法分析它在简谐衰减、非同期并列两种典型工况激励下以及不同偏心函数、弯扭下的弯振特性。分析结果为研究旋转机械复杂转子系统耦合振动中弯振特性的定量、定性分析提供了依据。图24参7     

轴承标高对多跨转子-轴承系统非线性稳定性的影响研究

建立了考虑转子-轴承标高与非线性油膜力的多跨转子-轴承系统高维非线性动力学模型。利用固定界面模态综合法对该模型进行降维,采用Newmark逐步积分法对降维后的动力学模型进行数值计算,可得到转子在各种标高情况下发生油膜失稳的转速门槛值和轴承标高变化对系统动力稳定性的影响规律。对200MW汽轮发电机组转子-轴承系统计算分析表明：由于低压转子后轴承的标高抬起,将导致发电机转子前轴承轴颈的失稳转速显著提前,系统的稳定性降低。分析结果从理论上解释了电站200MW汽轮发电机组发电机前轴承处转子易发生油膜失稳的原因,并且证明了本文所提出方法的有效性。     

考虑边界层效应的汽轮机非线性间隙气流激振力分析

从流体动力学出发，应用动量定理研究汽轮机短直叶片由于间隙引起的非线性气流激振力问题，综合考虑了叶片的各项设计参数并应用理论分析的方法导出普遍适用的计算公式，解决了Alford公式中需人为选取效率系数的困难。为进行包含Alford力的转子非线性稳定性分析打下了基础。     

大型水泵滑动轴承油膜刚度对转子动力特性影响

滑动轴承作为大型水泵转子系统的重要支撑,其油膜动力特性对转子系统动力特性有着重要影响.本文从滑动轴承工作原理出发,通过对Reynolds方程进行差分求解,建立了油膜刚度系数的无量纲求解方程.通过数值模拟方法对某水泵转子系统进行研究,分析了其轴承动力特性和转子动力特性.结果表明,交叉刚度kxy和kyx对水泵转子系统稳定性...