考虑定子支撑弹性的碰摩转子系统非线性特性研究

旋转机械的转子与定子间的碰摩是常见故障之一,本文分析了油膜支撑的单转子系统与弹性外壳性碰摩时的非线性动力学行为。通过对所建数学模型进行数值解,得到了系统的周期分岔图、三维频谱图和转速一振幅图,显示了该类系统所固有的动力学特性,所得出的结论为旋转机械的故障诊断提供了一定的理论基础。     

飞行器内碰摩转子模型的光滑处理及非线性研究

利用一无穷次可微且可无限逼近阶跃函数的实函数对不连续的Jeffcott转子碰摩系统进行了光滑处理，建立了机动飞行的飞行器内碰摩转子系统的力学模型，光滑处理后的系统成为连续的非线性系统。数值研究结果表明：(1)由于机动飞行所引起飞行器倾角变化的影响．碰摩转子系统的非线性响应形态会发生变化，可能在周期解、拟周期解、浑沌解之间相互转变；(2)飞行器加速时，转子系统响应中会出现新的频率成分，而且随着加速时间的延长．这些暂态频率会迁移并逐渐减弱甚至消失；(3)飞行器的加速还会使振幅增加．从而使原未碰摩的转子系统可能发生碰摩，或使原来的碰摩加剧；(4)飞行器的加速可能改变转子系统的稳定性。     

转子-弹性机壳系统碰摩的分段光滑模型分析

分别采用两种不同的截面建立Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射,对转子－弹性机壳系统的碰摩运动进行了研究,得到了该类分段光滑系统运动的一般特点和转子碰摩撞刚度变化发生分岔的规律。研究表明,该系统的碰摩运动主要以混沌形式出现,但不同的周期窗口按一定规律嵌入混沌区内。随着定子碰撞刚度增加,碰摩运动将会加剧。然后由该系统导出了刚性转子碰摩的约束微分系统,从而将碰摩转子系统的两种不同描述形式统一起来,并分析了周期刚性碰摩     

油膜支承转子碰摩动力学行为研究

针对多油叶轴承支承的转定子碰摩系统,建立了当轴承与定子几何不对中时,油膜力和碰摩力联合作用下的转子系统动力学模型,给出了该模型的数学求解方法,并针对具体的转子-轴承系统模型进行了数值仿真.仿真结果表明,转子在油膜力和碰摩力联合作用下,会发生复杂的动力学行为.仿真结果可有助于更好地掌握转子碰摩故障现象,对于转子碰摩故障的诊断具有指导意义.     

大型汽轮机转子碰摩振动特征分析

汽轮发电机组转动部件与静止部件的碰摩是运行中常见故障.以某发电厂的300MW汽轮机转子的碰摩故障为例,通过理论分析故障的特征,并针对具体机组提出了诊断机组动静件碰摩故障的方法.     

一种非稳态油膜力模型下转子系统的碰摩分岔分析

采用新的短轴承非稳态油膜力公式和非稳态油膜轴承－转子系统碰摩的刚性约束非光滑模型，通过数值模拟，得到了该系统随转动角频率及油膜特性参数变化发生碰摩的分岔和混沌特性，并与稳态油膜力模型进行比较，数值模拟结果表明，该系统会对临界转速附近的主共振区和超临界转速的油膜振荡区内分别存在碰摩现象，但当超临界转速足够高时碰摩会消失，此外，在高转速时增大油膜粘性可能防止碰摩产生，本文指出新的非稳态非线性油膜力模型呈现一些与以往稳态模型不同的特性，并具有工程实际意义。     

交叉刚度对转子碰摩动力学特性的影响分析

针对简化弹簧模型和非线性动态油膜力模型皆不利于交叉刚度对碰摩转子动力学影响分析的问题,建立了基于非对称直接刚度和交叉刚度的Jeffcott转子动力学模型.结合打靶法和Floquet理论研究了转子交叉耦合刚度对转子系统运动稳定性的影响规律.创新性地引入了碰摩能新参量对碰摩故障进行量化表征,在此基础上分析了不同交叉刚度...     

Jeffcott转子碰摩故障试验研究

针对工种实际中遇到的机组转子摩故障开展了试验研究,通过大量的试验,观测到了工作转子速低于一阶临界转速时,转子定子局部碰摩引起的倍频振动,高于一阶临界转速时,局部碰摩引起的分频振 及某些转速内出现的异频伪共振现象,试验民其于碰摩力模型和仿真结果定性一致,试验还表明,异频伪共振是高速工作的转子发生碰摩时的主要振动成分,这一结论对诊断和抑制高速转子的异常超标振动有积极意义。     

非线性弹性转子-轴承系统碰摩的动态响应

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间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-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.该结果为转子-轴承系统的故障诊断提供了一定的参考.     

理想转子的碰摩周期运动分析

应用poincare映射方法对理想转子碰摩运动的单碰运动进行分析，通过严格的理论推导，得出了理想转子单点刚性碰摩的存在条件，并指出当激振力的频率（ω）与系统的固有频率（ω0）比值（ω）为无理数时，周期性的单碰运动是不存在的；导出了判断理想转子周期性碰摩运动稳定性的特征方程。通过数值模拟验证了理论结果的正确性，发现理想转子发生周期性单碰时，轴心轨迹可呈现丰富的运动形式，且与周期单碰运动条件ω=n／m中的m值有关，并得到了周期1的擦边碰摩运动。     

航空发动机转子系统碰磨故障的实验研究

对转子系统碰磨故障进行了实验研究。分别采用铜、铁、钢和铝材料制成碰磨装置进行了实验，并分析了实验的结果。得到铝材料碰磨较其他材料的碰磨行为更为复杂可能产生于其摩擦系数较小的原因，铜和钢的较铁的行为复杂的原因是铜和钢的碰磨刚度较大。随着转速的升高，各材料的碰磨会导致系统行为更复杂，并且振幅变大。即使微小的碰磨的运行轨迹与正常状态和裂纹转子的运行轨迹也具有明显的区别，能够根据轴心轨迹识别转子的故障：     

旋转机械动静碰摩机理研究

通过引入混沌理论对碰摩的非线性特征进行了理论分析及数值求解，研究不平衡力和转速等条件发生变化时，碰摩的发展历程。结果表明，随控制参数转速的变化，碰摩出现从稳定周期运动经过倍周期分叉到达混沌的特征。文中对某电厂200MW机组出现的碰摩故障进行了实际分析和理论对照，得到的一般规律和理论定性分析结果一致。     

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。     

基于加速度信号全谱分析的转子碰摩故障特征提取实验研究

转子在运行过程中的振动加速度信号包含了转子运行状态大量信号，瞬态过程中故障加速度信号特征的提取及其识别对于旋转机械故障诊断是十分重要的。旋转机械振动的全谱分析是一种使一些典型故障尤萁是碰摩故障能被很清楚检测出来的有效方法，本文在对旋转机械转子中的一些典型碰摩故障进行了模拟试验，以及对故障发生过程中的加速度信号进行采集的基础上，对转子故障加速度信号的全谱特性进行了分析，提取和总结出由故障造成的加速度信号突变和对应的谱特征。分析结果表明：采用转子振动加速度信号对转子的碰摩故障进行诊断是有效的。加速度信号全谱图可以丰富旋转机械碰摩故障诊断系统知识库中的特征信息，对于更准确地诊断转子中的碰摩故障具有重要意义。     

多圆盘转子系统的周期运动及其稳定性分析

采用短轴承理论方法 ,把油膜力作为转子系统的约束力加入到转子的动力学方程中 ,分析了多圆盘转子系统在非线性油膜力作用下的周期性运动及稳定性。对转子系统的周期运动 ,使用近似级数表达形式 ,对于非线性的油膜力 ,根据周期运动的特点 ,采用周期级数展开形式 ,求解了非线性动力学方程 ,得到了转子的周期运动轨道。在分析周期运动的稳定性时 ,采用谐波平衡方法 ,得到转子周期运动的稳定条件 ,为工程设计提供了一定的依据。最后对刚性非平衡对称支承单圆盘的周期运动及稳定性进行了数值模拟 ,证明了本文方法的有效性     

非线性转子－轴承系统的分叉

用快速Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法［１］结合Ｆｌｏｑｕｅｔ理论和数值积分方法，对采用短轴承模型的刚性Ｊｅｆｃｏｔｔ转子系统在较宽的参数范围进行分叉研究。计算结果表明，系统存在倍周期和Ｈｏｐｆ分叉。根据Ｆｌｏｑｕｅｔ乘数，得到了分叉转迁集并分析了润滑油粘度的变化对系统Ｈｏｐｆ分叉的影响。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、时间历程、相图、轨迹图以及Ｐｏｉｎｃａｒé映射和频谱图。数值积分结果验证了所得分叉转迁集的正确性，同时直观地显示了系统的某些运动状态。分析结果为定性地控制转子的稳定运行状态提供了理论依据。     

转轴上裂纹在通过临界转速过程中的呼吸特征

为了研究复杂涡动引起的裂纹非线性呼吸行为对转子临界转速的影响,在恒速裂纹转子运动方程的基础上构建带横向裂纹Jeffcott转子的通用运动方程,对裂纹转子加速通过临界转速的过程进行了数值研究。结果表明:不平衡量方位角对临界转速有较大影响;在临界转速附近,裂纹的呼吸减弱;在恒加速过程中裂纹转子的最大响应滞后于重心转向。在转子实验台上进行裂纹转子通过临界转速的实验验证,观察数据支持理论研究结果。     

电磁悬浮转子的非线性控制

本文在对一个电磁悬浮转子实行线性控制研究的基础上,采用了两种非线性补偿控制,位移补偿和速度补偿。数字仿真结果表明,非线性补偿控制可使电磁悬浮转子达到更好的动态控制效果。