单跨度转子柔性碰摩振动特性研究

本文给出了单跨度转子柔性碰摩数学模型并建立起柔性碰摩实验,利用实验对比了转子在无碰摩和有柔性碰摩下的动力学特性。通过实验分析发现在有无柔性碰摩下存在着许多不同的振动特性。发现了柔性碰摩除了提高转子的临界转速外,还能有效降低转子通过临界转速时的振动幅值;有效地抑制油膜涡动的形成和油膜振荡的发生,同时出现了较为明显的高频振动现象。     

转子系统碰摩故障的实验研究

建立了单盘碰摩转子系统的实验台,并且设计了一种可以模拟单点碰摩和局部碰摩的转子机构。在保证转速不变的情况下,观察碰摩转子在不同条件下的振动情况,利用波形图、频谱图、轴心轨迹图等具体分析了系统在碰摩发生前后的非线性响应和混沌特性,实验结果表明转子系统发生碰摩时,系统会激发出高倍频和分数倍频,严重碰摩时还会出现混沌现象。     

碰摩转子弯扭耦合振动特性分析

在给出单盘转子弯扭耦合振动的一般理论模型后 ,对碰摩转子的弯扭耦合振动动力特性进行了理论分析。在给出几个基本概念和碰摩转子弯扭耦合振动的激振力形式、刚度与阻尼的变化后 ,建立了碰摩转子的非线性弯扭耦合振动微分方程。然后对弯扭耦合振动转子的碰摩特性进行了数值分析 ,得出了若干结论 ,找出了扭转对弯曲的影响特征。     

齿轮耦合的故障转子系统弯扭耦合振动特性研究

利用有限元方法研究了齿轮耦合汽轮机组转子系统健康时与发生裂纹故障、碰摩故障时的系统弯扭耦合振动特性。根据转子系统各阶临界转速的变化情况,并结合动态响应图,分析研究了转子系统发生裂纹、碰摩故障时的一些非线性动态特性。通过对转子系统弯扭耦合振动特性的研究,为设计工作提供参考。     

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.     

EMD方法在转子局部碰摩故障诊断中的应用

针对转子系统局部碰摩故障振动信号的特征，将经验模态分解方法（Empirical Mode Decomposition，简称EMD）应用于转子局部碰摩故障诊断中。采用EMD方法对转子振动信号进行分解，实现碰摩、背景和噪声信号分离，从而提取转子系统局部碰摩振动信号的故障特征。试验分析结果表明，对具有局部碰摩故障的转子振动信号进行EMD分解得到的基本模式分量（IMF）具有明显的调幅特性，而其他状态下的转子振动信号经过EMD分解后得到的IMF分量没有明显的调幅特性。因此，EMD方法可以有效地应用于转子系统局部碰摩故障诊断中。     

膜片联轴器对转子系统动态特性的影响研究分析

用有限元分析膜片联轴器联接转子系统的振动特性与发生裂纹、碰摩故障时的动态特性与响应。利用各单跨转子临界转速与转子系统临界转速的比较分析,研究膜片联轴器对转子系统弯曲振动、弯扭耦合振动的影响,以及转子发生裂纹、碰摩故障时膜片联轴器的影响,并提出膜片联轴器在机器故障诊断与维护中的有利作用。     

双盘悬臂转子轴承系统碰摩故障数值仿真与实验分析

分别建立了双盘悬臂转子轴承系统的力学模型、数学模型和碰摩力模型，同时利用转子碰摩故障的实验装置，研究了转子系统碰摩故障的非线性振动特性，对中间盘碰摩时转子系统的动力学特性、悬臂盘发生碰摩时转子系统的动力学特性进行了进一步分析，数值仿真结果与实验结果一致，对实际工程中转子系统的安全稳定运行具有一定的实际参考价值。     

转子碰摩的非线性运动特征及相关维数分析

在分析Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子碰摩模型的振动响应时,若不考虑静子振动,则碰摩转子系 统的运动具有高度非线性。本文探索了采用非线性和混沌信号的时域处理方法,通 过对碰摩转子系统响应的时间序列相空间重构及其相关维数估计,分析了碰摩转子 系统几种典型运动状态及其相应的相关维数。理论分析和计算结果表明,所估计的 相关维数在不同状态下有着显著的差别,可以对碰摩转子系统不同的状态进行分 类,对碰摩转子运动特性的研究提供了一种新的方法。     

碰摩转子振动特性的影响因素分析术

转子碰摩故障一方面比较常见,另一方面其机理复杂且危害很大,因此有关转子碰摩振动特性的研究受到广泛关注.针对两端刚性支承的Jeffcott转子,建立了碰摩转子的非线性弯扭耦合振动微分方程.分别采用四组实验数据,联合龙格-库塔法求解了模型的非线性动力学方程,并利用庞加莱映射图、轴心轨迹图和位移图分析了碰摩转子系统的非线性响应和混沌等动力学特性,获得了一些有益的结论,从而为碰摩转子系统的优化设计与故障诊断等方面的应用奠定了理论基础.     

高速车辆系统非线性运动稳定性的理论与试验研究

重点应用运动稳定性理论、分叉、数值模拟方法进行了非线性车辆系统的蛇行运动分叉、极限环的数值分析 ,突破车辆系统蛇行稳定性研究上仅限于线性系统的前提 ,实现多维、强非线性系统运动稳定性的分叉及极限环性质的判别 ,探讨轮对蛇行运动出现混沌的过程。最后应用西南交通大学牵引动力国家重点实验室的整车滚动振动试验台对高速客车的蛇行稳定性进行了试验验证 ,首创非线性大系统极限环实测的先例 ,开创高速机车车辆运动稳定性研究的新途径     

On fault induced nonlinear rotary response and instability

Results of applying instantaneous frequency to the interpretation and characterization of bifurcation and evolution of instability are presented for a comprehensive rotor-journal bearing model incorporating translational and rotational inertia, bending stiffness, gyroscopic moments, shear deformation and disk imbalance. By designating rotor speed and the relative flexibility embodying the extent of surface crack development as the two controlled parameters, rich and complex nonlinear behaviors are observed as the model subjected to the combined exertion of slow crack breathing and bearing film pressure. Among them are that sub-harmonics attributable to the oil-film force are seen disappeared with crack opening and that the model system fails from one of the three possible scenarios: super-harmonic bifurcation, prolonged chaotic response, and large vibration amplitudes accompanied by no bifurcation. As a result of the investigation, a dynamic failure curve differentiating zones of stability and bifurcated instability from zones of dynamic failure is constructed and proposed as an alternative to the traditional stability chart.     

高速转子-轴承系统油膜涡动故障仿真研究

针对滑动轴承支撑下的转子轴承系统,建立了非线性油膜力作用下的转子轴承系统的动力学模型.应用非线性动力学理论对该系统进行了研究,应用数值积分方法得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随偏心距的变化规律.为有效诊断滑动轴承支撑下的转子油膜涡动故障提供了理论依据.     

利用Simio的装配线建模与仿真研究

针对JY公司某型号的橡胶履带式特种车前车总装线生产不平衡问题,运用装配线平衡理论以及仿真软件Simio进行建模和仿真分析,找出影响装配线生产能力的瓶颈工位,并计算出各工位工人的时间利用率。运用"5W1H"提问法、"ECRS"(取消、合并、重排、简化)四大原则以及装配线平衡理论,对装配线的工位及工人配置进行优化。最后通过Simio仿真验证,得到新的装配线能够大幅度地提高工人的时间利用率,解决了装配线不平衡的问题,并且在60天内装配量增加了40辆。     

碰摩故障转子-滚动轴承耦合系统非线性动力学研究

针对滚动轴承支承下的转子碰摩故障机理分析和故障诊断问题,考虑滚动轴承非线性赫兹接触和轴承径向间隙,建立了含碰摩故障的转子-滚动轴承系统动力学模型。应用数值积分方法得到系统的非线性响应,利用时间波形图、分叉图、频谱图以及Poincaré映射图,研究了系统响应随转速、轴承间隙、碰摩刚度、偏心量以及碰摩间隙的变化规律,为有效诊断滚动轴承支承下的转子碰摩故障提供了理论依据。     

碰摩微转子系统稳定性与分岔行为分析

微型旋转机械是MEMS中的重要动力源之一,微转子作为系统的主要驱动部件,其动力学特性直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。本文以Jeffcott微转子系统为研究对象,建立微转子系统的碰摩力模型和系动微分方程,应用微分方程稳定性和分岔理论,分析微转子碰摩解的稳定性与分岔特性及系统参数对稳定域的影响。结果表明:微转子转动角频率、偏心量、静子径向刚度、阻尼系数及摩擦系数等系统参数是影响MEMS微转子系统稳定性的主要因素。     

非线性挤压油膜阻尼器-转子系统周期解的分叉及稳定性分析

应用油膜力数据库方法获得非线性油膜力 ,采用非线性动力系统的稳定性及分叉理论对非线性挤压油膜阻尼器 转子系统非线性动力特性、非协调运动及周期解分叉的稳定性进行了分析。揭示了SFD 转子系统在特定参数范围内存在系统亚谐波、概周期和混沌等非协调运动 ,及从同步周期运动分叉发生一系列倍周期运动、最后导致转子 轴承系统混沌运动的过程。数值计算得到了SFD 转子系统发生周期解分叉时的分叉点、分叉图及周期解分叉而失稳的 3种情况 :即鞍结分叉、Hopf分叉及倍周期分叉。最后采用Floquet理论对SFD 转子系统的稳定性进行了分析。研究结果为实际SFD 转子系统的设计和研究提供了理论依据。     

重复控制与积分正反馈组合的磁轴承低功耗控制

本文提出一种重复控制与积分正反馈相结合的控制方法,以抑制磁轴承系统功耗。首先建立了磁轴承系统的数学模型,分析了由重力、转子不平衡和位移传感器噪声引起的电流噪声的频率特性,分析发现其可分为直流和多谐波两大类;其次推导了用于消除直流电流的控制器需满足的条件,在此基础上,设计了一种电流积分正反馈算法。通过调节转子的悬浮位置,利用混合磁轴承中永磁体产生的磁力抵消重力,抑制电流的直流分量,采用根轨迹方法确定保证闭环系统稳定的参数取值范围;然后提出一种嵌入式重复控制方法抑制转子不平衡和位移传感器引起的多谐波电流噪声,采用重构谱理论判定系统的稳定性。最后以磁悬浮控制力矩陀螺为测试平台,对所提出的控制算法进行仿真和实验研究。结果表明:采用该算法后,电流的直流分量基本被抑制,谐波分量的峰峰值减小了88.3%,功耗减小了7W,验证了该算法的有效性。     

永磁式步进电动机的非线性控制

通过现代非线性理论如混沌动力学理论研究了永磁式步进电动机的非线性动力学。本文的研究对象是3相步进电动机。研究表明在高频情况下系统会经历一个动态的分叉(Hopf分叉)。由于永磁式步进电动机被广泛地应用于许多重要的领域，所以本文提出了对3相步进电动机的不稳定性的控制。设计了非线性鲁棒控制器。研究还阐明了在一些电动机参数不确定的情况下如何使系统稳定并且具有令人满意的性能。     

单级齿轮传动系统的Hopf分岔与混沌研究

为研究齿轮传动系统中齿侧间隙等非线性因素对系统振动特性的影响,综合考虑齿侧间隙、时变啮合刚度、综合啮合误差和轴承纵向响应,建立了三自由度单级直齿轮副传动系统的扭转振动非线性动力学模型;采用变步长4-5阶Runge-Kutta法,对系统运动的状态方程进行了数值求解;构建了系统的Poincaré截面,得到了系统的分岔图。结合系统相图、Poincaré映射图及FFT频谱图,分析了系统在激励频率变化时的动力学特性,发现系统在不同激励频率下会发生Hopf分岔、环面倍化、擦切分岔及倍化分岔。