弹性支承不平衡转子系统非线性振动特性研究

本以大型振动筛激振器的转子轴承系统为研究对象，研究了轴承弹性非线性的转子-轴承系统的动力学行为，建立了不平衡转子-轴承系统的弹性振动的时变方程，用多重尺度法给出了系统的解析解，发现不平衡转子-轴承系统的弹性振动存在超次谐波现象，最后以ZK2065型振动筛激振器为例给出了其数值解，从中发现轴承的预紧对转子-轴承系统的稳定性有较大的影响，因此在系统设计时应避开不稳定区．     

非线性转子-轴承耦合系统润滑及稳定性分析

为了分析滑动轴承与转子耦合系统的非线性动力学特性,采用全新的变流域流场计算的结构化动网格技术对滑动轴承的瞬态流场进行非稳态计算,提出基于计算流体力学（CFD）的润滑流场与转子动力学之间的弱耦合计算方法,形成转子与滑动轴承的流固耦合计算.讨论不同进油方式与进油压力对滑动轴承润滑流场的影响.数值计算表明,轴颈的涡动中心不仅决定于轴颈的转速和静载荷,而且随涡动幅值或动载荷的增大而升高;随着轴承长径比增大或间隙比减小,轴颈涡动中心上浮,易使转子-轴承系统失稳.     

转子分布不平衡和轴承特性参数同时辨识方法

针对转子模态动平衡的关键参数转子不平衡量和轴承特性参数难以确定的问题,提出一种基于轴承处振动响应的轴承特性参数和转子分布不平衡参数的同时辨识方法。以多项式函数描述转子质量偏心曲线,表征转子连续分布的不平衡质量;以有限元法建立转子/轴承子结构运动微分方程;采用虚功原理将连续分布的广义不平衡力转化为节点处的集中不平衡力并建立其与偏心曲线系数的关系,从而推导出轴承特性参数及质量偏心曲线系数的同时辨识方程,进而实现基于不同转速下轴承处的振动响应辨识出轴承特性参数和分布不平衡参数。以一个转子轴承系统为例进行了偏心曲线阶次对参数辨识的敏感度仿真,结果表明：偏心曲线阶次对参数辨识结果影响较小。以实测轴承处响应辨识得到的参数进行一阶模态动平衡实验,平衡后轴承处振动明显降低,验证了提出的辨识方法及其在模态动平衡中的有效性。     

转子─轴承系统振动的自校正控制

本文给出了一种新型的，用于转子—轴承系统振动的主动控制方案。其主要由可控径向油膜轴承和自校正调节器组成。可控径向轴承作为系统振动的控制元件，通过施加不同的油腔压力而在线地调整转子—轴承系统的动态特性，控制算法由在线参数辩识和基于多步自校正递推预报器的自校正控制器组成。通过测量系统的输入输出值，使转子系统的振动在最小方差意义下最小．仿真计算表明用用本控制方案可以使转子—轴承系统的振动有效地减小．     

基于轴承负荷的转子轴承系统建模与试验研究

为揭示轴承转子系统的轴承负荷特性,提出了在转子系统中在线监测轴承负荷,建立了考虑轴承载荷的转子系统的横向振动模型.通过试验和仿真相结合的方法,研究了轴承负荷与支撑振动的耦合关系.该方法是在轴承座下安装轴承负荷传感器以测轴承的负荷,同时监测支撑的加速度,将实测的负荷代入所建的振动模型进行仿真.将仿真结果与实测加速度信号对比分析,结果表明:仿真得到的加速度信号和实测的加速度信号峰值呈周期性变化,周期相同;支撑振动是由轴承负荷所引起的强迫振动与其它振动信号叠加而成,而支撑振动的特性是受轴承负荷影响的.因此,轴承负荷的变化可以作为轴承转子系统状态估计的一个重要条件.     

汽轮机转子系统热不平衡响应的数值研究

由于热量分布不均衡,转子系统在启动或运行过程中会产生热弯曲并引起较大的热振动,影响转子系统的安全运行。利用有限元法对多自由度的某转子-轴承系统的稳态和瞬态启动过程的热不平衡响应进行了分析,研究了该转子-轴承系统的热振动特性,讨论了温度分布和启动加速度对转子系统振动特性的影响。计算结果为降低旋转机械系统运行过程中的热振动问题提供了一定的理论参考。     

非线性轴承-转子系统的不平衡响应分析

由于轴承转子系统支承油膜非线性恢复力的作用，使得作用在轴承上的转子的不平衡响应行为比较复杂，用修正的短轴承理论模型对一个实际的轴承转子进行了动力学分析计算，得出了在一定的不平衡下，各种转速的不平衡响应，特别是计算出了半频和倍频出现的分叉点，计算结果表明，轴承－转子系统的半频涡动分叉点与转子转速，转子上所受载荷和不平衡大小均有关系。     

Finite Element Modeling and Vibration Analysis of Sprag Clutch-Flexible Rotor System

斜撑离合器-柔性转子系统有限元建模及振动特性分析

黄创^1,2,赵永强^1*,靳广虎^3*

（1. 哈尔滨工业大学 机电工程学院,哈尔滨 150001;

2. 珠海格力电器股份有限公司,广东 珠海 519070;

3. 南京航空航天大学 直升机传动技术重点实验室,南京 210016）

摘要：

为研究高速运行工况下斜撑离合器-柔性转子系统 (SC-FRS,sprag clutch-flexible rotor system) 的整体振动特性,基于推导的斜撑离合器刚度矩阵的计算方法,建立了考虑转子柔性及轴承支撑刚度的SC-FRS的有限元模型。以此模型为基础,计算了系统的固有频率和模态振型,通过与ANSYS软件计算结果的比较,验证了本文模型正确性。同时,在不平衡量作用下,分析了系统的弯扭耦合振动和中介轴承动载荷,研究发现扭转方向的共振峰与弯曲方向的共振峰有着相同的共振频率。搭建了斜撑离合器-转子系统试验台,进行了轴心轨迹和临界转速的测试,试验结果表明使用SC-FRS的有限元模型能够较准确地描述系统的振动特性。

关键词：斜撑离合器转子系统;有限元模型;不平衡量;实验验证

     

可控径向轴承中引入流体阻尼改善转子系统稳定性的研究

本文将流体阻尼技术引入在线调整转子—轴承系统动态特性的新型可控径向轴承中。着重研究了阻尼器及其几何参数对控制转子系统自激振荡的影响。文章给出了系统工作原理和描述系统动态特性的非线性数学模型。数值仿真试验表明：引入流体阻尼技术后，可控径向轴承能在较低的控制压力下有效地改善转子—轴承系统的稳定性；并且在确定的外部条件下，存在一组减少或消除自激振荡的最佳阻尼器参数。     

转子─轴承系统非线性失稳因素分析

对引起转子-轴承系统失稳的主要因素：非线性油膜力、转轴材料的内摩擦、动压密封力、蒸汽激振力进行了分析非线性油膜力对转子-轴承系统的稳定性影响最大,应重点分析和研究在非线性油膜力作用下转子-轴承系统的稳定性、响应及动力学行为．动态密封力、材料内阻尼、蒸汽激振力对转子-轴承系统的稳定性均有影响．因此在进行转子-轴承系统的稳定性研究及动力学设计时均应考虑这些非线性因素．     

高维转子-轴承系统非线性动力稳定性分析

采用基于固定界面模态综合法的降维方法对大型实际非线性转子-轴承系统稳定性进行了分析．对降维前后的200MW汽轮机低压转子-轴承系统采用Newmark法进行了数值计算,结果表明：该降维方法能较完整地保留系统的振动特性,显著提高计算和分析的效率．利用该方法对短圆柱瓦轴承支撑下转子稳定性随转子不平衡量、轴承长径比、润滑油粘度、间隙比的变化规律进行了计算,所得结果为实际非线性转子-轴承系统非线性动力稳定性设计和运行提供了理论指导．     

润滑油动力黏度对转子系统动力学行为的影响

根据转子动力学理论,建立了转子-轴承系统的力学模型及非线性动力学方程。将Newmark法、预估-校正机理和Newton-Raphson法相结合,得到了一种有效地求解动力学系统不平衡响应的方法,并以柔性转子轴承处润滑油的动力黏度为控制参数,求解了转子系统的不平衡响应。运用Floquet分岔理论和Poincaré映射分析了转子不平衡周期响应的稳定性,数值结果揭示了系统具有周期运动、二周期运动、四周期运动等非线性现象。     

裂纹—碰摩耦合故障转子系统的非线性研究

研究了轴承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—轴承系统的具体特点,滚动轴承—弹性转子系统碰摩故障的非线性动力学模型,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,并分析了该藕合转子系统的故障特征,研究结果对该类转子—轴承系统的故阵诊断和预防提供一定的参考。     

轴承标高对多跨轴系振动及稳定性的影响

采用传递矩阵法计算了轴承标高变化对多跨轴系各轴承负荷分析，动特性系数、临界转速、不平衡响应及稳定性的影响，计算结果表明轴表标高对轴系振动及稳定性均有一定影响，对于稳定性不足的轴承需监测其标高变化。     

双时滞轴承—转子系统动力学分析

轴承支撑的转子系统在旋转机械中应用广泛,其动力学特性对旋转机械的正常运行有很大影响.本文基于轴承转子动力学方程,推导了主动控制下的双时滞轴承转子系统在工作状态下产生的非线性动力学行为,并以此为基础,编程计算分析和比较了主动控制前后滚动轴承轴颈中心的运动轨迹.研究结果表明：时滞控制影响轴承转子系统的振动行为,采用适当的控制方式,可有效减小轴承的振动幅度,减少故障.     

非线性转子系统稳态响应特性研究

用非线性动力学现代理论对具有非线性刚度的转子系统作进一步研究．建立非线性转子系统运动方程，利用多尺度法求得频率响应方程．分析系统不同参数对振动响应曲线的影响，实验结果发现非线性振动曲线所特有的拐弯、跳跃和滞后等现象，为转子系统的故障诊断机理研究打下一定基础。     

主动电磁轴承转子系统自适应不平衡补偿控制

为了抑制振动,提高转子旋转精度,提出一种基于振动识别的不平衡补偿控制方法.该方法无需控制对象的传递函数,通过对主动电磁轴承施加试探性补偿信号,同时检测转子位移响应中不平衡振动的幅值和相位变化,直接计算出不平衡振动的Fourier系数,产生精确的补偿电磁力,实现不平衡补偿控制.在控制性能测试的实验中,振动响应的功率谱显示转速频率的振动能量有近30 dB的下降.实验结果表明,该方法对不平衡振动的抑制效果是显著的.     

Rotor dynamic analysis of small vehicle gasoline turbocharger in semi-floating bearings

The critical speed and unbalance response of a small vehicle gasoline turbocharger in semi-floating bearing are analyzed.The dynamical characters of semi-floating bush bearing used in small vehicle gas...     

球轴承-转子系统动特性的整体分析方法

针对轴承刚度计算精度不高的问题,求解滚动轴承内圈方程组的雅可比矩阵得到滚动轴承五维刚度,对轴承刚度特性分析表明,刚度随工况变化呈显著非线性变化.考虑转子外力和不平衡力作用于轴承的载荷变化和工况变化对轴承刚度的影响以及轴承刚度对转子系统动特性的影响,提出了滚动轴承-转子系统动态特性计算的整体分析方法,使用最速下降法结合牛顿-拉夫逊法求解系统的特征值,建立了转子失稳门槛的优化模型.对某多圆盘转子的临界转速、失稳门槛计算的结果表明:考虑轴承和转子相互作用对系统动特性的影响较为显著,优化转子直径提高了失稳门槛值.本研究为转子系统动特性的准确计算提供了方法.     

双绕组异步电机的仿真建模及缺相运行性能研究

采用空间矢量解耦的方法,建立了双绕组异步电机在静止两相坐标系上的数学模型,在此基础上给出了基于Matlab／Simulink的仿真模型,仿真结果验证了模型的有效性,同时还对其在缺相情况下的动态性能进行了仿真研究。