油膜失稳故障的非线性特征分析

以多自由度转子系统为对象，运用模态降阶和变步长的Newmark积分方法分析了油膜力分别按短轴承理论和长轴承理论计算时的非线性振动特征，同时分析了转子不平衡量的大小和转速对轴颈振动的涡动轨迹、频谱及其稳定性的影响。     

两种转子-轴承系统模型的油膜失稳故障仿真

以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,分别建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量和有限元模型,系统中含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型,通过三维谱图、轴心轨迹和频谱图,对比分析了两种不同数学模型在不同载荷工况下（两圆盘偏心率同向和反向）的油膜失稳规律及系统复杂非线性动力学特性.两种数学模型的仿真结果均表明：油膜失稳会激起复杂的转频和失稳频率的组合频率成分,反向偏心比同向偏心提高了失稳转速,且在较高转速时能激起系统第2阶油膜振荡,并激发与前2阶油膜振荡频率有关的组合频率成分,二者的差异在于有限元模型的失稳转速略低于集中质量模型.研究结果可为转子油膜失稳故障机理及故障诊断提供依据.     

轴系稳定性及油膜失稳发展过程研究

本文为简化分析以刚性转子系统为对象，在对滑动轴承动态油膜力工作简化的基础上进行了线性稳定性和非线性振动计算，比较了两者的对数衰减率以及线性失稳转速与非线性油膜失稳起点之间的差别，分析了油膜失稳的发展过程及其导致轴系破坏的原因。指出非线性油膜失稳的转速高于线性失稳转速；转子在轴承线性油膜失稳后，在一定的转速范围内，仍可在极限环上稳定运行；油膜失稳导致轴承破坏的原因主要是由于油膜失稳后位移和动态油膜力     

转子-轴承系统油膜失稳的Hopf分岔机理

利用Ｈｏｐｆ分岔理论对转子－轴承系统中油膜力引起的运动失稳现象进行了研究。结果表明失稳属于尺滞临界Ｈｏｐｆ分岔。这一结论与实际工况下的的及实验中的现象相吻合,亲对其进行理论解释。     

油膜失稳的非线性振动征兆

基于线性振动理论故障诊断技术 ,当故障系统非线性特征明显时常常造成误诊。滑动轴承支撑的转子系统的油膜失稳故障是最常见的非线性振动故障。本文建立轴承转子系统的非线性振动模型和状态方程 ,应用 Matlab系统的 Rounge- kutta法求状态方程的特征乘数 ,编程求解 L yapunov指数。根据 Floquet理论和 L yapunov指数判定系统运动状态 ,求解一系列参数条件下系统响应的数值解 ,以数值解与状态转迁集所表明的系统状态一致证明状态转迁集可以用于指示系统运动状态 ,指导故障诊断。     

升降速过程中转子系统油膜失稳规律

以某悬臂转子-轴承系统为研究对象,基于有限元方法建立了转子-轴承系统动力学模型。通过时域图、三维谱图和幅频响应图得到了转子系统升降速过程中出现的油膜失稳特征,分析了不同角加速度值在升降速过程中对1阶和2阶油膜失稳规律的影响。研究发现:升降速过程中产生的切向惯性力会改变油膜失稳转速,与稳态情况(角加速度为零)相比,升降速情况下2阶油膜失稳转速有所延迟;升速过程中随着角加速度值的增大2阶油膜失稳转速略有增加、降速过程略有减小;降速过程与升速过程相比,出现明显的迟滞效应。     

转子油膜轴承的失稳现象分析与稳定性判断

利用转子动力学理论和润滑理论分析了由于转子油膜动力特性产生的转子系统的不稳定现象及其产生的机制,该分析可应用于转子油膜轴承的设计以及稳定性的判断.     

转子挤压油膜阻尼器减振效率的理论研究

针对如何有效降低滚动轴承-转子系统振动幅值的问题,将挤压油膜阻尼器-滚动轴承-双盘转子系统作为研究对象,以雷诺方程、动压润滑理论、短轴承假设、油膜力周向边界条件、非线性赫兹接触理论等为基础,建立转子系统动力学方程,运用Newmark-β迭代数值求解方法结合Newton-Raphson迭代来求解转子系统相应节点的激励响应结果,分析该转子系统非线性动力学特性,从轴心轨迹图和时域曲线图两个方面对比有无挤压油膜阻尼器转子系统的位移响应,从理论角度对转轴振动能量被鼠笼支撑及挤压油膜部分有效吸收的程度进行研究,并对转子系统0～10 000 r/min转速区间下不同阻尼器参数情况下的减振效率进行考量,研究发现转子系统在转速相对较低时减振效果不佳,并分析其原因,研究结果可为转子系统挤压油膜阻尼器的结构参数设计提供理论依据。     

转子系统油膜振荡的小波包分解与频带能量比例特征分析

在介绍小波包分解原理的基础上。对试验测得的单盘单跨转子系统的油膜振荡非平稳信号用小波包分解方法进行了研究。采用db44小波基函数进行4层小波包分解。给出了各频带内分解信号的特点及频带能量比例，其中第3频带是该转子系统在9600r／min时产生油膜振荡的特征频带。得到的试验数据及其分析结果对转子系统油膜振荡研究和旋转机械状态监测等具有重要意义。     

转子系统中的非线性时间序列预测

针对转子系统中出现的非线性信号 ,提出了一种基于吸引子的自适应预测方法。实验结果表明 ,和其他预测方法相比 ,该方法具有更高的精度。     

适用于参数识别的一种非线性油膜力表达式

基于求解非线性方程的摄动法思想,将油膜力沿轴心轨迹展开成小参数的三阶多次项的形式,用最小二乘回归方法求得动态系数。通过仿真比较非线性非稳态油膜力、线性油膜力、三阶多项式油膜力三种模型下的不平衡响应,由计算结果知三阶多项式油膜力模型与非线性非稳态油膜力模型吻合较好。这种非线性油膜力的三次多项式模型可用于非线性转子轴承系统的参数识别和不平衡量识别。     

挤压油膜阻尼器—滑动轴承—刚性转子系统的动力学建模

对挤压油膜阻尼器－滑动轴承－刚性转子系统的动力学模型进行了研究。提出在这一强非线性系统中,对于流体变化较大的挤压油膜层应考虑惯性力的影响,采用紊流短轴理论来分析;对于流体变化较小的滑动轴承油膜层,采用层流长轴理论来分析。文中从运动流体的动量微分方程及其质量连续性方程出发,推导出油膜层考虑惯性力的影响条件下的紊流压力分布函数。在模型的建立过程中,还考虑了旋转机械中出现的外界阻尼力、间隙激励力、外界异频干扰力和外界静态载荷。这对进一步研究系统的动力特性有一定的裨益。     

单跨双圆盘不平衡转子-轴承系统的非线性动力学分析

根据30万kW发电机组模型试验台第一跨高中压转子的实际结构,考虑基于短轴承假设的非线性油膜力模型,建立了单跨双圆盘转子动力学模型。用数值方法进行了质量不平衡及油膜失稳条件下的动力学特性分析,得到系统稳态响应和分岔结果。讨论了非线性油膜的刚度特点。这些结果与试验基本一致。对转子-轴承系统的动态设计与故障诊断提供参考。     

平行不对中转子系统的非线性动力学行为

在几个基本假设如刚性转子、轴承各向同性等条件下,考虑转子的不对中和圆盘的不平衡等因素后,建立平行不对中转子系统的动力学模型。首先通过一个坐标变换消除不对中转子间的约束关系,然后根据Lagrange方程推导系统的运动微分方程,分析表明不对中转子系统是一个具有自激振动特征的强非线性系统。最后采用Runge-Kutta法进行数值积分,分析不对中转子系统的非线性动力学行为。数值结果发现,当系统参数变化时,转子系统的轴心轨迹时而表现为周期运动,时而又呈现出准周期特性。当系统作准周期运动时,转子的稳态横向振动中明显存在着多个频率成分,其中包含转子转速的同频以及多种组合频率。     

相对速度对转子碰摩运动特性的影响

采用库伦摩擦和非库伦摩擦两种摩擦力模型,分析转子系统碰摩分叉与混沌动力学行为,比较采用两种摩擦模型分析结果,找到转子系统通往混沌的道路.以转速为分叉参数,结合Poincaré截面图、波形图、相平面图、轴心轨迹图、功率谱图和自相关函数图,分析系统运动状态.分析结果表明,采用库伦摩擦和非库伦摩擦两种摩擦力模型,采用不同参数值的非库伦摩擦力模型,转子系统响应均有明显不同;以转速为分叉参数时,转子系统经历数次从混沌到周期解再到混沌、再到周期解的过程,即混沌与周期运动交替出现.转子系统通向混沌的道路主要是倍周期分叉;转子实验台碰摩实验结果表明,采用非Coulomb摩擦模型模拟实际转子系统比较符合实际情况.     

NONLINEAR DYNAMIC CHARACTERISTICS OF HYDRODYNAMIC JOURNAL BEARING-FLEXIBLE ROTOR SYSTEM

The nonlinear dynamic behaviors of flexible rotor system with hydrodynamic bearing supports are analyzed. The shaft is modeled by using the finite element method that takes the effect of inertia and shear into consideration. According to the nonlinearity of the hydrodynamic journal bearing-flexible rotor system, a modified modal synthesis technique with free-interface is represented to reduce degrees-of-freedom of model of the flexible rotor system. According to physical character of oil film, variational constrain approach is introduced to continuously revise the variational form of Reynolds equation at every step of dynamic integration and iteration. Fluid lubrication problem with Reynolds boundary is solved by the isoparametric finite element method without the increasing of computing efforts. Nonlinear oil film forces and their Jacobians are simultaneously calculated and their compatible accuracy is obtained. The periodic motions are obtained by using the Poincare -Newton-Floquet (PNF) method. A meth     

行星齿轮油膜浮动均载特性分析

用有限差分法求解二维Reynolds方程,得到了行星齿轮油膜压力分布、偏位角、偏心率的数值解;导出了油膜刚度表达式并给出了选取最佳半径间隙及计算均载系数的方法;分析了行星齿轮油膜浮动均载机构的特性及应用。     

电磁轴承转子系统中高速不平衡转子跌落过程的非线性动力学

对高速不平衡刚性转子在应急情况下跌落在保持轴承内的非线性动力学进行了研究, 数值分析了转子的瞬态响应,给出了跌落过程中转子在保持轴承中的轨迹、滑动涡动阶段的速度和功率损耗。探讨了诸如轴承间隙、摩擦系数、恢复系数、不平衡量和跌落初始条件对转子跌落行为的影响     

转子系统支承松动的分岔特性与故障诊断

滚动轴承转子系统支承松动故障是旋转机械故障中常见且危害较大的故障,针对滚动轴承转子系统支承松动故障,考虑轴承松动间隙的非线性情况,以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础,建立含支承松动的转子系统动力学模型.通过数值仿真研究转子系统在松动间隙扩展时显示的分岔和混沌运动等复杂动力学现象及变化规律,研究表明,支承松动的转子系统在较低的转速和较小的间隙下也会出现混沌运动.这些结论为该类故障的工程诊断提供依据.     

发电机组转子轴系扭振模化系统双重共振的概周期解

建立了发电机组转子轴系扭振模化系统的数学模型,此模型具有平方非线性,并受简谐激励作用,应用非缄性振动的改进平均法,求得了系统的固有频率与外激励频率存在以双重共振关系ω１＋ω２≈ω３,且Ω≈ω３时的一次近似解及以应的定常解,对定常解进行了理论分析和数值计算,指出系统在周期解,周期２的概周期运动,响应存在饱和,跳跃现象,在某些参数域上有多解共存现象。