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。     

转子/机匣碰摩引起的转子弯扭耦合振动

以航空发动机为研究背景,针对其转子/机匣间隙小,转速控制存在延迟,碰摩故障发生可能导致的发动机转子弯扭耦合振动的特征,建立了计及陀螺力矩的弹性支承-柔性转子-弹性静子系统的碰摩故障模型,模型中考虑了有延迟的转速控制力矩。采用延迟微分方程的数值积分方法对方程进行了数值分析。分析结果表明:碰摩作用发生时,剧烈的碰摩会导致转子的反进动,而碰摩与转速控制力矩的延迟共同作用会导致转子的扭转振动加剧,甚至可能发生扭振失稳。应当在发动机控制系统的设计中充分考虑这种转子动力学影响。同时,发动机扭振信号也可以作为转子/机匣发生碰摩的重要诊断信息之一。     

碰摩转子系统的非线性振动特性研究

以航空发动机转子与静子的碰摩故障为研究对象，以刚度为分段线性的Jeffcott转子为模型，建立了系统的运动微分方程，以转子转速和不平衡量作为控制参数分析了系统非线性动力学中的分叉和混沌特性。     

非线性转子-机匣密封碰摩系统的耦合振动分析

随着旋转机械结构参数的提高,作用在转子上的气流激振力将显著增大．针对转子-机匣密封碰摩系统进行了研究．应用MuSzynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的转子-机匣碰摩系统耦合动力学方程,分析了在非线性密封力作用下的碰摩转子运动特性．着重讨论了迷宫密封的物理和结构参数对碰摩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,气流激振力对碰摩转子的准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,可以通过调整密封参数来改善系统的动态稳定性．为旋转机械的理论设计和故障动态监测提供了依据．     

转子弯扭耦合振动非线性动力学特性研究

对Jeffcott转子的非线性弯扭耦合振动微分方程进行了理论分析，得出了在弯扭组合共振区内弯曲振动和扭转振动的频率特征，利用数值方法对转子系统在较宽的参数域内进行分岔研究，得出了弯扭组合共振为概周期运动的结论，求出了弯扭组合共振区与不平衡量之间的关系，分析结果为转子的安全运行和弯扭组合共振故障的判别提供了理论依据。     

松动-碰摩耦合故障转子系统振动特性分析

针对动态油膜力下带有支座松动 碰摩耦合故障的转子 轴承系统的非线性动力学模型,采用数值模拟等方 法,考察其随转速比变化及改变最大松动间隙值时发生松动和碰摩故障的分岔与混沌特性,并分别与相同参数条件 下带有支座松动故障的转子系统和碰摩故障转子系统进行比较,得到如下结论:该耦合故障系统中碰摩与松动故障 主要发生在主共振区、油膜振荡区及转速比大于3.4的转速范围内,发生碰摩故障时系统运动多为混沌运动;随着 松动最大间隙值的减小,碰摩的转速范围越来越大,而发生松动的转速范围越来越小;两种故障的产生相对独立。     

单盘柔性碰摩转子系统的非线性动力学特性分析

摩擦中的转子系统由于其强非线性动力学特性,表现出倍周期分岔、概周期运动和混沌等复杂现象.基于单盘柔性Jeffcott转子系统的力学模型,采用变步长四阶Runge-Kutta法进行数值仿真计算,通过运用周期分岔图、轴心轨迹图、Poincaré截面图及最大碰摩力示意图,研究了系统的模型参数与其动力学特性的本质关系.计算结果...     

转子径向碰摩非线性流固耦合动力学特性全自由度的动态分析

基于Jeffcott转子模型,用6自由度方法研究考虑涡轮非线性流固耦合力的转子径向碰摩动力学特性.通过响应分叉图、波形图、频谱图、轨迹、Poincaré图以及频率瀑布图分析在涡轮非线性流固耦合力作用下转子径向碰摩的动力学表现.与不考虑涡轮非线性流固耦合力相比,转子的径向碰摩的稳定运动区大大减小,转子的碰摩转速门槛值也相应降低,并且碰摩一开始系统振动就出现比较复杂的运动形式;轴向振动的频谱中明显出现了密集的超谐波群,扭转振动的频谱中则明显出现了密集的亚谐波群,这种具有混沌特征的频率成分代表了系统在碰摩力和涡轮非线性流固耦合力作用下的主要运动形式;在整个转速范围内,横向振动几乎具有单一的同步频率成分,轴向振动则表现出非常丰富的超谐波频率成分,这些频率成分主要分布于三个随转速的增加分别向三个固定的频率逼近且幅值逐渐升高的密集超谐波频带,扭转振动则在1/2倍频附近表现出丰富的亚谐波频率成分,其幅值也随转速的增加而逐渐升高.上述结论对涡轮转子系统的动力学设计和故障诊断具有重要意义.     

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.     

含松动-碰摩耦合故障转子系统的动力学特性研究

建立了含松动及碰摩多重故障耦合的转子系统动力学模型。采用四阶Runge-Kutta法进行数值仿真,得到了转子系统周期分岔图、最大碰摩力曲线图、松动轴承支座振幅图以及相图和Poincaré映射图,重点分析了松动质量对系统动态特性的影响。研究表明,松动故障使得转子系统在较低转速进入碰摩运动;亚谐运动、概周期运动、混沌运动的转速区间增加,同时与之对应的最大碰摩力、松动支座振幅较大。较大的松动质量可以降低松动轴承支座的振动幅值,同时使得系统在低转速较长区间处于无碰摩的周期一运动,有利于系统在故障条件下处于稳定状态。     

风力发电齿轮箱系统耦合非线性动态特性的研究

对大型风力发电机齿轮箱传动系统进行分析研究,以齿轮啮合原理、齿轮系统动力学和非线性动力学的理论为依据,在考虑齿轮系统时变刚度、齿侧间隙和制造误差的基础上,建立了具有多级齿轮传动的大型风电齿轮箱的齿轮—传动轴—箱体系统耦合非线性动力学模型。在考虑系统内部激励的情况下对整个耦合系统动态特性进行了研究,为齿轮系统动态性能优化提供了理论依据。     

非线性蛇簧联轴器的振动特性及实验分析

仅对非线性蛇簧联轴器本身的结构进行设计和评定,缺乏全面性和实践性。文中应用非线性振动理论分析非线性蛇簧联轴器基本参数对机械系统振动特性的影响,按照幅频响应曲线对非线性蛇簧联轴器进行合理设计,通过理论和实验证明,系统可以获得良好的振动特性。当满足共振条件时,非线性蛇簧联轴器可以自动中断振幅危险增长,使整个系统平稳运行;当扭矩一定,适当增加簧片的厚度和高度及联轴器的齿数,减小轮齿的宽度,对联轴器和系统均仃利。从系统的角度,为非线性蛇簧联轴器的设计和参数优化提供理论基础。     

非线性部件的轴系动稳态响应研究

对有局部非线性的船舶推进轴系振动稳态响应进行理论和试验研究。在考虑联轴器非线性刚度和阻尼的情况下 ,以GLM (Galerkin Levenberg Marquardt)法为基础 ,提出一种分离变换法并编制相应计算程序。用此方法及程序对一单圆盘轴系振动稳态响应进行计算并进行试验。结果表明 ,计算所获振动稳态响应时间历程与试验所获振动稳态响应时间历程吻合好。     

不平衡量对转子碰摩振动的影响

建立了与限位器碰摩的转子动力学方程 ,用数值积分方法得到了碰摩非线性动力响应。分析中考虑了陀螺效应 ,采用分段线弹性和库仑摩擦模型描述碰摩力。研究双频进动、局部碰摩、拟整圈碰摩和整圈碰摩的振动特征。讨论了不平衡量和激振力幅度变化对碰摩振动形式和特征的影响 ,并给出碰摩振动试验结果 ,以验证数值分析结论。     

基于非线性模型的水轮发电机组轴系耦合动力特性分析

水轮发电机组轴系的振动是机械、电气、水力共同作用的结果,在综合考虑非线性油膜力、电机不平衡磁拉力以及推力轴承、水封、轴承处支撑结构的耦合作用的基础上,建立系统的非线性动力模型,采用Wilson-θ法及Riccali传递矩阵法对机组的动力响应进行求解,并将导轴承间隙、油粘度的变化对振动的影响进行对比分析,可为机组动力学分析与设计提供理论参考和仿真计算。     

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。     

转子系统中形状记忆合金的非线性性能分析

选择形状记忆合金(shape memory alloy，SMA)制作的弹簧元件作为转子系统的弹性支承，研究对转子振动的主动控制。采用电流加热控制记忆合金元件的相变，进而控制转子的振动。讨论了记忆合金因受热而引起的热应力和热弹性的非线性耦合问题，用摄动法对非线性方程进行求解，避免直接假设线性化所引起的误差，提高了解的精度。仿真结果表明数值计算解与理论解符合的良好。     

基于实测冲击响应的转子碰摩故障特征提取方法

提出基于被测系统实测冲击响应的碰摩故障特征提取方法.以归一化实测冲击响应为基函数对振动信号进行分析,可提取出冲击响应成分.在此基础上,提出针对冲击响应成分的信号分析方法一周期序列变换,该方法可有效识别出是否存在周期性冲击响应和冲击响应出现的周期.考虑到在检测方便性和信号成分简单性上静子振动信号较转子振动信号有诸多优越性,提出同时检测转静子两种振动信号对碰摩故障进行诊断的方法.试验验证结果表明所提出的理论方法和试验技术是可行和高效的.     

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