带有支座松动故障的离心泵叶轮转子分岔特性分析

将离心泵叶轮转子系统简化为中间带有刚性圆盘的柔性转子,在引入非线性横向流体激振力的条件下,建立带有支座松动故障的不平衡离心叶轮转子在非线性轴承油膜力作用下的振动模型,并推导系统的无量纲运动方程.运用数值积分法研究系统的分岔特性,分析横向流体激振力以及松动端轴承支座质量对该类离心泵叶轮转子系统非线性动力学特性的影响.     

非线性裂纹转子密封系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的密封中的气流激振力将显著增大。本文针对裂纹转子密封系统进行了研究。应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在密封中的气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的裂纹转子运动特性,并着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对裂纹转子运动特性的影响。研究结果表明,系统具有非常丰富的非线性动力学行为,密封中的气流激振力对裂纹转子的周期运动有明显的抑制作用,密封结构的各主要参数对系统稳定性有很大影响,故可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性,这为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了理论依据。     

裂纹角影响下的裂纹转子非线性分析

利用拉格朗日方程建立了非稳态油膜力作用下的转子-定子-轴承系统裂纹故障的力学模型,应用数值分析方法提取了裂纹角变化时转子系统的动态响应,揭示了系统分岔特性和进入混沌的途径.研究结果表明:当裂纹角作为唯一控制参数时,系统呈现出复杂的非线性动力学行为.该结果为大型旋转机械的故障诊断提供了理论依据.     

不确定转子耦合系统的经验参数研究

提出用非线性动力学行为进行不确定转子-轴承-密封耦合系统经验参数的研究,结果旨在为选择重要经验参数和实际控制转子的稳定运行提供依据.基于Muszynska模型和Capone圆轴承非线性油膜力模型,推导建立密封流体激振力和油膜力共同作用下的参数不确定转子-密封-轴承系统非线性动力学方程,通过数值分析,研究了该系统在平均周向速比常数影响下的分岔特性以及影响规律,并分析了几个特定参数下系统随转速变化的分岔特性和非线性动力学行为.分析结果发现,平均周向速比常数对系统的非线性动力学行为影响很大,随着平均周向速比常数的增大,系统提前出现倍周期分叉,并且振幅增大,使得不稳定性增加.基于上述分析,给出了合理的平均周向速比常数取值范围.     

偏心量影响下的裂纹转子非线性研究

利用拉格朗日方程建立了非稳态油膜力作用下的转子-定子-轴承系统裂纹故障的力学模型,应用数值分析方法研究了该系统在偏心量变化时转子系统的分岔图、时域波形、幅值谱图和Poincare截面,揭示了系统分岔特性和进入混沌的途径.研究结果表明:当偏心量作为唯一控制参数时,裂纹转子系统呈现出复杂的非线性动力学行为.该结果为大型旋转机械的故障诊断提供了理论依据.     

松动-裂纹耦合故障转子系统的非线性动力学行为研究

以现代非线性动力学和转子动力学理论为基础。分析了带有一端轴承支座松动和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂非线性现象。针对非线性转子一轴承系统的具体特点，采用短轴承油膜力模型。应用Runge—Kutta法数值模拟得到的系统在某些参数域中的分岔图、Poincare映射和频谱图等反映了系统的运动状态，并分析了该耦合转子系统的故障特征，研究结果对该类转子-轴承系统的故障诊断和预防提供一定的参考。     

挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子耦合系统的非线性响应分析

为了研究转子系统非线性动力学响应,建立了挤压油膜阻尼器-滚动轴承-转子耦合系统动力学模型。在转子系统模型中,考虑了转子、滚动轴承及挤压油膜阻尼器之间的相互耦合作用,并充分考虑了滚动轴承的间隙、非线性赫兹接触和挤压油膜阻尼器非线性油膜力等。运用数值积分方法分析了转子转速、支承刚度以及挤压油膜阻尼器油膜间隙对系统动力响应的影响,并结合分岔图、频谱图、Poincaré映射图和轴心轨迹图分析了转子系统的非线性动力学响应。结果表明:转子系统当转速较高、支承刚度较大或挤压油膜阻尼器油膜间隙较大时,转子系统容易出现拟周期运动。     

基于Taylor变换法的转子系统分岔与稳定性研究

对双盘转子系统的非线性动力学模型，引入求解非线性微分方程的Taylor变换法，分析转子振动系统动力学特性以及激振频率等参数对系统的影响，利用非线性动力学分析中的打靶法求该系统的周期解，并利用Floquet主导特征乘子判断不同周期轨道的失稳方式。结果表明，考虑非线性油膜力影响后，转子系统的运动状态随转速增加由周期至二倍周期再至周期再至拟周期，或者经周期运动直接至混沌运动．不平衡质量影响转子系统的分岔阈值和分岔类型，阻尼对分岔阈值和系统的运动稳定性有一定的影响。     

非稳态油膜力作用下轴承-转子系统非线性动力学行为研究

以刚性 Jeffcott转子为研究对象 ,借助一种新的油膜力模型和数值积分法研究了非线性油膜力作用下转子的一些非线性动力学行为 .作出了系统运动随某些参数变化的分岔图及部分点的 Poincare映射图。结果表明 ,系统中存在着倍周期分岔、概周期及混沌等复杂的动力学行为     

非线性裂纹转子密封混沌系统的状态观测器方法

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大.文中针对裂纹转子密封系统进行研究.应用Muszynska非线性密封力模型,建立在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程.根据状态观测器理论,给出状态观测器控制对应算法.利用此方法对裂纹转子密封系统进行仿真研究,研究结果表明,基于状态观测器的混沌反馈控制方法具有很强的稳定控制能力,该方法适合于被控系统的混沌状态不可能全部直接测量,或状态反馈不可能物理实现的情况下,用重构状态代替真实状态组成状态反馈,将系统调整到正常的工作状态.为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供理论依据,具有重要的实际工程应用价值.     

A novel nonlinear model of rotor/bearing/seal system and numerical analysis

A novel nonlinear model of rotor/bearing/seal system based on the Hamilton principle is proposed for steam turbine systems in power plants. The Musznyska model and unsteady bearing oil-film force model were applied to describe the nonlinear steam excitation force and oil-film force. The Runge-Kutta method was used to solve the motion equation of the rotor/seal/bearing system. The dynamic characteristics of the rotor/bearing/seal system were analyzed with bifurcation diagrams, time-history diagrams, trajectory diagrams, Poincare maps and frequency spectrums. The numerical analysis indicates that the seal force and the oil-film force influence the nonlinear dynamic characteristics of the rotor system. With the increase of rotation speed, the rotor system exhibits rich forms of periodic, double-periodic, multi-periodic, quasi-periodic and chaotic motion. The combined impact of steam excitation force and bearing oil-film force may cause a severe vibration which seriously affects the safety and stability of the rotor. The presented model provides a theoretic foundation for further research on the ultra-supercritical steam turbines.     

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。     

含裂纹的齿轮耦合转子系统非线性动力学特性分析

在考虑滑动轴承的非线性轴承油膜力以及齿轮齿侧间隙影响的情况下,综合了转轴裂纹以及齿轮质量偏心等常见故障,建立了齿轮耦合转子系统的振动模型并推导了系统的无量纲运动方程.利用数值积分对方程进行了求解,并分析了齿侧间隙以及转轴横向裂纹对齿轮耦合转子系统非线性动力学特性的影响.     

非稳态油膜力作用下非线性刚度转子系统的碰摩故障分析

研究了在非稳态油膜力作用下非线性刚度转子系统发生碰摩时的振动问题。建立了非稳态油膜力作用的非线性刚度转子一轴承系统碰摩模型，应用数值分析的方法对其进行研究。通过Poincare截面图、轴心轨迹图、波形图和频谱图，直观地显示了系统在某些参数域中的运动状态。发现了由于油膜力作用出现油膜涡动和反向涡动现象以及倍周期分岔、概周期和混沌等复杂的动力学行为。数值分析结果为该类转子一轴承系统的设计和运行状态控制提供了理论参考。     

非线性油膜力轴承上不平衡弹性转子的稳定裕度

探讨了弹性转子系统的稳定性和稳定裕度问题,采用短轴承油膜力的解析表达式和数值模拟的方法研究了系统的分岔和混沌特性。希望把电力系统广泛应用的高维轨线约化扩展相平面稳定性量化理论推广到非线性转子系统中,提出了相比正面积准则,给出了转子系统稳定裕度的定义,对滑动轴承不平衡转子系统进行了稳定性量化分析。     

转子-轴承-密封耦合系统的非线性振动特性研究

结合短轴承非线性油膜力模型和Muszynska密封力模型,运用数值积分方法分析了转子-轴承-密封耦合系统的非线性动力学特性,针对转速对耦合系统动态响应的影响进行了仿真计算,并利用转子中心分岔图、轨迹图、Poincare映射图、功率谱图分析了耦合系统的非线性动力学特性.理论分析表明:随着转速的变化,耦合系统呈现复杂的动力学行为,产生了包括单周期、3倍周期、拟周期等振动现象.     

不对称润滑工况下碰摩转子-轴承系统的动力学分析

在考虑非线性油膜力的基础上，建立了具有碰摩故障的转子一轴承系统的动力学模型。研究了具有碰摩故障的转子在两支承轴承使用相同和不同粘度润滑剂时的动力学行为，发现随着一端轴承润滑油粘度的降低，转子的混沌区域和拟周期区域扩大了。该结果为采用不同粘度润滑剂的转子一轴承系统的故障诊断提供了依据。     

Nonlinear coupled dynamics of flexible blade-rotor-bearing systems

The nonlinear dynamic behavior of a rotor-bearing system with interaction between blades and rotor is addressed in this paper. Using the Lagrange equation, a time-dependent nonlinear model of a flexible blade-rotor-bearing system is established, in which the rotor is supported by journal bearings and the blades are modeled as pendulums in order to analyze the dynamic coupling between the elastic blades and the flexible shaft. To emphasize the gyroscopic effect of the rotor, the disk is assumed to be located at an arbitrary position of the shaft. Employing the orthogonal transformations, the 1-nodal diameter equations of motion of the blades, which are coupled with the dynamic equations of the rotor, are decoupled with other equations of the blades. Then the parametric excitation terms in the blade-rotor-bearing system are simplified in terms of periodic transformations. The dynamic equations with nonlinear oil-film forces are numerically solved using the Runge-Kutta method. Bifurcation diagrams, three-dimension spectral plots, and Poincaré maps are employed to analyze the dynamic behavior of the system. The numerical results show that the nonlinear dynamic behavior of the system varies with the increase of the rotational speed. And the effect of the nonlinear vibration of the rotor on the blade vibration is discussed.     

非线性弹性碰摩转子周期运动稳定性分析

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。利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性,分析了非线性摩擦力对系统动力学特性的影响。