单盘非对称刚度转子等变速过程瞬态响应分析

研究了具有初弯的不平衡非对称刚度水平刚支Jeffcott转子系统,利用Lagrange第二类方程建立转子运动微分方程,在单盘转子过临界转速的基础上考虑了非对称刚度建立了非对称刚度转子的运动微分方程模型,并运用数值分析方法结合实例对不同刚度比、不平衡量、不同初弯值以及质量偏心与刚度方向间夹角在非对称刚度转子等加速过临界转速时的动挠度、相位角和进动角速度的变化规律进行了分析。研究表明:刚度比、不平衡量、初弯值以及质量偏心与刚度方向间夹角的变化都会引起动挠度幅值的改变;其次相位角和进动角速度受四个参量的影响较大。     

有初弯的单盘转子变速过程动态响应分析

以具有初弯的水平刚支Jeffcott转子系统为研究对象,建立变速过程中圆盘中心运动微分方程,运用数值分析方法对其进行仿真模拟,针对变速状态下系统振幅、相位角、进动角速度对不同初弯值、初弯与质量偏心间夹角以及不同系统内阻的响应规律进行了讨论研究。结果表明转子等变速越过临界转速时,其相位、振幅和进动角速度均会受到初弯大小和方向的影响;其次系统内阻对稳态涡动的相位、振幅和进动角速度没有影响;在等变速越过临界转速时,随着内阻尼的增大,进动角速度波动的极大值会增大,极小值减小。     

刚度突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变刚度特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程.通过解析方法得到了刚度突变后的转子系统振动解析表达式,分析了刚度突变前后稳态振幅之间的关系及刚度突变对轴心最大位移的影响,定义了刚度突变后的暂态过程时间并确定了碰摩参数区域.结果表明,刚度突变会导致转子系统振动幅度增大,无论工作频率如何,刚度突变所引起的轴心最大位移均位于暂态运动阶段,暂态过程时间与系统阻尼、刚度突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着刚度突变幅度及质量偏心距的增大而增大.     

激励频率突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变激励频率特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程。通过解析方法得到了激励频率突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了激励频率突变前后稳态振幅之间的关系及激励频率突变对轴心最大位移的影响,定义了激励频率突变后的暂态过程时间,确定了碰摩参数区域。结论表明,激励频率突增的刚性转子系统及激励频率突减的柔性转子系统均会导致转子系统振动幅度增大,暂态过程时间与系统阻尼、刚度突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着激励频率突增幅度及质量偏心距的增大而增大。     

重力对具有初弯和不对称刚度机动转子特性的影响

建立在机动飞行器内具有初始弯曲和不对称刚度的单盘转子的动力学模型 ,研究重力方向与转子轴间夹角变化对等速运行转子幅频特性曲线和等变速运行转子瞬态响应的影响。结果表明 :( 1)重力方向与转子轴间夹角变化将导致等速运行转子的幅频特性曲线发生变化 ,振幅差别明显 ,特别是在临界转速之前振幅区别较大。如果其他转子参数相同 ,当重力方向与转子轴间夹角从 0°～ 36 0°变化时 ,部分夹角对应的振幅曲线会重合。 ( 2 )如果重力方向与转子轴间夹角变化 ,则等变速运行转子的瞬态响应振幅也明显不同 ,特别是等变速初期的振幅差别很大。不同夹角所对应的响应曲线可能在临界附近及之后重合。 ( 3)当初始弯曲方向与不平衡方向夹角大到一定程度时 ,等速转子的幅频曲线或等变速转子的瞬态响应曲线的走势发生根本的变化。随着转速的升高或降低 ,转子振幅可能会下降然后再上升 ,或者在临界前保持不变 ,之后则振荡并衰减。 ( 4 )初始弯曲值的大小对转子振幅曲线趋势变化影响很大 ,而重力参数的变化只影响振幅的大小 ,而不影响幅频曲线的趋势。由上述结论可以得到一种新的诊断初始弯曲及判断初始弯曲方向与不平衡夹角大小的方法     

阻尼突变转子系统的动力学研究

根据转子动力学理论,建立了具有突变阻尼特性的Jeffcott转子力学模型及动力学方程.通过解析方法得到了阻尼突变后的转子系统振动解析表达式,并分析了阻尼突变前后稳态振幅之间的关系及阻尼突变对轴心最大位移的影响,定义了阻尼突变后的暂态过程时间,且确定了碰摩参数区域.结论表明,阻尼突变会导致转子系统振动幅度增大,柔性转子系统在阻尼突减的情况下发生碰摩故障的可能性较大,暂态过程时间与系统阻尼、阻尼突变时的轴心位置及系统工作频率有关,碰摩参数区域随着阻尼突减幅度及质量偏心距的增大而增加.     

轴瓦变形时转子系统的动力学特性

针对常见的轴瓦畸变故障，通过试验对比分析不同轴瓦形状、具有偏心质量及耦合故障时转子系统的动力学特性，结果表明：低转速下的试验结果易受试验台本身的影响；轴瓦变形、质量偏心及耦合故障的存在均会导致振动幅值较正常轴瓦增大；轴心轨迹可以反映轴瓦畸变，根据突变幅值和轴心轨迹可以定性判断畸变特征；耦合故障的存在会使系统运行处于不利状态。     

燃气轮机轴系的振动特性数值分析

针对非常复杂的燃气轮机轴系的振动控制,全局建模振动分析难度很大,因此把问题分别简化成对对称滑动轴承的Jefcot转子进行分析.采用用虚拟振幅法、跟踪固定点轨迹法和穷举法,通过固定支撑质量,改变转子质量,分析了不同质量比对轴系振动规律特性的影响,得出了最佳刚度、阻尼和最大振幅比与偏心率的变化关系.结果表明:在其它参数固定的情况下偏心率在小于0.378时刚度、阻尼和振幅比值稳定;在偏心率一定的情况下,随着支撑和转子质量比值的增大,最佳刚度、阻尼和振幅比值也随着增大.这于工程实际中的轴系稳定性具有参考价值.     

弹性基础对转子-可倾瓦径向滑动轴承系统瞬态响应的影响

提出一种分析转子-可倾瓦径向滑动轴承-弹性基础系统瞬态响应的方法,该方法考虑了轴颈涡动对可倾瓦径向滑动轴承动特性的影响,同时计入温度、流态变化的影响。建立转子-可倾瓦径向滑动轴承-弹性基础动力学方程,研究弹性基础振动参数对转子-可倾瓦径向滑动轴承系统瞬态响应的影响规律。结果表明,滑动轴承动特性可以改变转子轴心轨迹;随着基础刚度的减小,转子系统的瞬态响应增大,随着基础阻尼的增大,轴心轨迹响应曲线幅值变小;阻尼的增大不会改变转子轴心轨迹稳定时收敛的位置。     

转子—滚动轴承—机匣耦合系统的不平衡/松动耦合故障非线性动力学

建立含转子不平衡/松动耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合系统动力学模型.在模型中,考虑转子不平衡和轴承座松动故障的耦合、滚动轴承间隙、滚动轴承滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及由滚动轴承支撑刚度变化而产生的变柔性振动.运用数值积分方法获取系统响应,并利用振幅-转速曲线、分叉图、相平面图、频谱图、Poincaré断面图和轴心轨迹图研究系统的分叉与混沌运动,分析旋转速度、轴承座质量、转子偏心量、轴承座与机匣间的连接刚度以及机匣与基础间的连接刚度对系统响应的影响,得到了在不平衡/松动故障耦合下的转子-滚动轴承-机匣系统动力响应规律.