碰摩转子系统在轴向推力作用下的分岔研究

推导建立了碰摩转子在轴向推力作用下的非线性动力学方程,分别以质量偏心和转子转速比为控制参数,对碰摩转子横向振动和轴向振动的分岔等非线性特性进行了数值分析.仿真分析表明:转子横向振动分岔图中,存在周期1运动、周期2运动及复杂的拟周期运动等.同时,从转子轴向振动分岔图可以看到系统以一种拟周期路径方式运动,随着质量偏心的增大,系统会突变为混沌运动,且会一直持续下去.分析结果为实际转子系统的碰摩故障分析提供了必要的理论依据.     

转子系统碰摩故障的理论与实验研究

针对发生全周碰摩故障的转子-短油膜轴承系统,从数值仿真和实验验证两个方面研究了碰摩转子的非线性特征和故障特征。在理论上运用Runge-Kutta方法对运动方程求取数值解,通过周期分岔图及轴心轨迹图研究其非线性特征;在实验上通过对转子碰摩模型系统的实验数据进行频谱分析研究其故障特征。数值仿真和实验的分析结果保持基本一致,所给出的结论可以作为碰摩转子故障诊断的依据。     

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。     

非线性碰摩转子系统动力响应研究

建立了短轴承模型的非线性转子系统发生碰摩时的数学模型,结合数值仿真计算对碰摩转子所表现出的动力学特性进行研究,分析表明系统除具有各种形式的周期和拟周期振动以外,还具有丰富的混沌运动和分岔现象.用数值方法得到系统在某些参数域中的分岔图、轴心轨迹、庞加莱映射图、响应曲线和频谱图,直观显示了系统在某些参数域中的运行状态;同时研究了不平衡量对转子系统响应的影响,数值分析结果为该类转子系统的理论分析与故障诊断提供了参考.     

基于非线性理论的碰摩转子动力学特性研究

以大型汽机转子的碰摩故障为研究对象,建立了单盘转子动力学模型。应用数值方法计算转速、偏心量、阻尼系数、摩擦系数和定子刚度等参数对碰摩转子系统的影响。利用分岔图、波形图、轴心轨迹图和poincare截面图等工具分析了系统在碰摩后的非线性响应,得到了系统在进入和离开混沌、拟周期的道路及对应的参数范围。     

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.     

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。     

碰摩拉杆转子非线性动力学响应特性

对定点碰摩故障状态下拉杆转子的非线性动力学响应特性进行了研究.将轮盘之间的非线性接触特性等效为具有非线性抗弯刚度的弹簧,基于达朗贝尔原理建立了考虑轮盘之间非线性接触特性、非线性油膜力以及碰摩力作用的拉杆转子轴承系统运动方程,并采用数值积分方法对运动方程进行求解,分析了系统位移响应随轮盘的转速和碰摩刚度等参数变化的规律.结果表明:轮盘之间的非线性接触对系统位移响应特性影响较大;随着轮盘转速的升高,系统呈非线性特性;碰摩刚度是影响拉杆转子轴承系统运动状态的重要因素,若增大碰摩刚度,系统的运动状态将发生改变.     

基于全谱分析的转子非线性动力学研究

为研究刚性支承下故障转子系统的进动问题,建立了转子系统非线性动力学模型,通过数值仿真得到裂纹故障、碰摩故障以及裂纹-碰摩故障的进动信号,并基于全谱图分析了其变化规律和特点,最后利用Bently转子实验台对裂纹-碰摩故障下转子系统的全谱图进行了实验验证。结果表明:全谱图不仅反映了转子振动幅值的变化,而且包含了转子进动方向的信息;碰摩故障和裂纹-碰摩故障下转子的响应中出现-nX高倍频成分,转速比为0.55时-2X成分幅值高于2X成分幅值,呈现2阶反进动特征;碰摩故障和裂纹-碰摩故障时转子系统在高转速下的非线性特征更复杂,全谱图中出现±1/2X成分,此时转子系统处于周期2运动状态。     

汽轮机组轴颈碰摩故障分析与研究

结合某电站350MW机组运行中发生轴颈碰摩故障过程以及碰摩故障机理与原因,利用故障振动数据及轴承运行参数对轴颈碰摩故障发生过程进行了分析。机组发生轴颈碰摩故障时,振幅明显升高并导致轴瓦温度升高以及润滑油压降低。由于润滑油压低导致油膜形成能力差使得轴瓦与轴颈发生碰摩故障。     

碰摩转子系统动力学特性的实验研究

针对旋转机械常见的碰摩故障,在不同的转子系统结构以及不同的不平衡量的3种条件下对系统的动力学特性进行了实验研究,发现了转子系统当发生碰摩时其运动轨迹有明显的碰撞折返特点、振动波形有明显的削波现象、振动频谱中既包含工频,也有明显的高频谐波分量。这些特征可为准确诊断转子系统的碰摩故障提供依据。     

Online balancing of the rotor-bearing unit of the flywheel energy storage system

采用SB-7700型动平衡仪对400 kW/10 MJ飞轮储能系统轴系进行了本机动平衡,依据动平衡结果,提出了增加平衡工艺飞轮的修改设计.采用两平面方法进行本机动平衡后,飞轮储能机组达到额定3600 r/min的高速稳定运行.振动测试表明,充电,放电状态振动特性有所差别,放电功率对共振区振动幅频特性有显著影响,这反映了永磁电机电磁力对同步振动的作用.     

碰摩转子的非线性动力学特性研究

文中应用非线性动力学现代理论对建立的碰摩转子模型进行了研究，结果表明，转速变化时，系统具有拟周期，周期，混沌运动交替出现的现象，且在不同的混沌区吸引子表现为不同的形状，Poinare截面上的高维拟周期轨道表现出特殊的封闭形式。同时，还揭示了阻尼对系统复杂运动的抑制作用和非线性刚度使系统运动进一步复杂化等现象。这些现象对于准确诊断转子故障和进一步了解转子的非线性特征都有很大的参考价值。     

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。     

气流力、油膜力和质量偏心共同作用下的转子非线性动力学研究

以Jeffcott转子系统模型为研究对象,利用气流力模型和非稳态油膜力模型对转子运动的动力学特性进行研究。研究方法采用数值模拟技术,研究了转子系统的分岔和混沌特性,并且对随转速变化和转子质量偏心率的变化时转子的运动特性进行了详细的分析和研究。研究结果表明,在转速变化时,系统在经历周期运动之后进入混沌状态,在质量偏心率增大时,系统在油膜力、气流力和不平衡偏心质量的影响下,系统由概周期运动进入混沌状态。     

Nonlinear dynamic characteristics and bifurcation analysis of Ti–Zr–Ni quasicrystal as hydrogen storage material

In this article, the nonlinear dynamic characteristics and bifurcation of a Ti–Zr–Ni quasicrystal impacted by hydrogen atoms are studied. New nonlinear damping terms are proposed to express the delay characteristics of Ti–Zr–Ni quasicrystal, and the accurate natural frequency is obtained by the harmonic balance method. A new method based on the developed largest Lyapunov exponent is proposed to analyze the local stability of any point in the system, and the system's global stability is determined. Finally, a new way to realize the switch between hydrogen storage and release based on stochastic Hopf bifurcation is proposed. The results of theoretical analysis and numerical simulation show that the system's motion can be switched between a periodic orbit and a balanced point near the bifurcation boundary with little energy consumption, which is helpful for hydrogen storage and release.