转子-轴承系统的非线性动力学特性分析

用数值积分和庞加莱映射方法对采用短轴承模型的刚性Jeffcott转子轴承系统在较宽参数范围内进行稳定性研究。计算结果表明,系统存在倍周期分叉、概周期及混沌运动。用数值方法得到系统在某些参数域中的分叉图、响应曲线、频谱图、相图、轴心轨迹及庞加莱映射图,直观地显示了系统在某些参数域中的运行状态,并用分形几何理论对混沌系统的状态进行了判断。数值分析结果为定性地控制转子轴承系统的运行状态提供了理论依据。     

天然气压差发电机用主动磁轴承－转子系统支承特性参数分析

以490kW天然气压差发电机为研究对象,对其高速电动机的主动磁轴承－转子系统进行稳定性分析。首先,根据实际工况给出的转子系统各部分物理参数设计了三维模型;其次,依据主动磁轴承的支承原理、结构参数和控制系统的相关理论得到转子系统的径向支承刚度和轴向支承刚度;最后,运用ANSYS－Workbench对转子系统进行模态分析得到其一阶弯曲临界转速,确认转子系统在工作转速范围内处于安全状态。     

磁轴承转子跌落在保护轴承上的动力学研究

调研了保护轴承-转子系统非线性动力学研究领域内近30年来的代表性成果。首先,梳理了局部碰撞模型的发展历史,分别从转子和保护轴承两方面对系统结构模型的发展进行了综述,并给出了各模型的特点;接着,从跌落响应形态切入,重点分析了保护轴承-转子系统损伤的最主要原因——后向涡动;然后,从转子结构、轴承结构和轴承参数三个方面,分析了跌落响应结果与系统结构及接触参数的关系;最后,通过总结归纳,给出了保护轴承结构和参数设计选用的通用准则,并提出了后续值得深入研究的几点问题。     

三支承磁悬浮轴承转子系统动态特性分析

在径向两支承磁悬浮轴承转子系统的基础上增加一个辅助径向支承,构成三支承磁悬浮轴承转子系统。对三支承磁悬浮轴承转子系统的动态特性进行理论和实验分析,并与两支承系统进行对比,结果表明,增加磁悬浮辅助支承后,有利于提高系统的各阶模态阻尼,降低转子的振幅,提高系统的稳定性。     

滑动轴承转子系统多稳定区形态特性研究

在线性范围内对滑动轴承转子系统在有外弹性阻尼支承作用时的稳定性界限和区域形态进行了研究,首先导出立式系统的界限转速及涡动频率的解析表达式,其次对臣式系统的稳定性区域形态进行数值计算,结果表明,在外弹性阻尼支承作用下,滑动轴承转子系统可以具有多个稳定区。     

永磁偏置混合磁轴承刚度与阻尼特性研究

本文主要分析了高速电机永磁偏置混合磁轴承的结构和工作原理,根据混合磁轴承的磁路特性,推导了磁场吸力与位移和电流之间的关系,并结合控制器参数得出了磁轴承刚度与阻尼计算式,最后通过实例仿真了刚度阻尼特性的特性曲线,为高速转子的动力学分析提供了理论支持。     

考虑支承跨距的非线性转子系统动力学特性研究

根据主轴变形几何模型求得主轴前端总位移关系式,依据前端最小位移确定主轴的最佳支承跨距,进而建立了考虑支承跨距的转子轴承系统非线性动力学模型.运用数值积分方法,给出最优跨距支承下转子系统的非线性动力学响应,采用轴心轨迹、相图及Poincar6图分析了转速对系统动力学响应的影响.结果表明:当转子轴承系统在最佳支承跨距下运行...     

非线性转子-轴承系统的动力学特性及稳定性

研究非线性转子—轴承系统的动力学特性及稳定性。采用改进的自由界面模态综合技术给出一种自由度降阶方法,该方法将非线性油膜力及非线性自由度保留在物理空间,以增加非线性分析的精度,使降阶系统仍具有局部非线性特征。基于打靶法及将延续算法和打靶法相结合的轨迹预测追踪算法,研究系统非线性不平衡响应,结合Floquet理论分析非线性轴承—转子系统T周期运动的局部稳定性和分岔行为。     

径向主动磁轴承承载因子分析

分别给出了径向主动磁轴承正常和非正常工作两种情况下承载因子KR的计算公式。对KR的各种影响因素及相应的灵敏度进行了综合分析。通过一个应用实例进行的计算表明：磁极数Np、静态气隙S0和转子偏离理想工作点径向位移x都对KR有重要影响。     

零偏置电流磁轴承转子系统动态性能的试验研究

建立5自由度磁悬浮轴承转子试验系统,分析有偏置和零偏置电流方式的工作原理,将5自由度零偏置电流方式应用于试验系统中,采用锤击法模态试验、基于频率响应函数的模型修正方法和系统高速旋转试验等方法研究该系统的动态性能,并与有偏置电流方式进行比较。研究结果表明,与有偏置电流方式相比,零偏置电流方式将导致控制参数的稳定区域、系统的模态阻尼以及磁轴承的刚度和阻尼明显减小,系统在各阶临界转速时的振幅较大,但系统仍然可以安全稳定越过第一阶弯曲临界转速。在实际应用中,合理的设计仍可保证零偏置电流磁悬浮轴承转子系统安全稳定运行,特别是在低速或载荷平稳等应用场合,零偏置电流方式能够使得系统具有较好的综合性能。     

电磁轴承及其系统设计方法

电磁轴承是磁悬浮原理在机械领域中的一个应用实例,其工作机理是依靠电磁力使转子非接触地“支承”于轴承体内,有运动阻力小、无接触摩擦和磨损、功耗低以及寿命长等优点。国外在这方面已有成熟的产品应用于生产实际。介绍了电磁轴承及其系统设计的特点、系统控制器的设计方法、刚性转子系统的设计方法和柔性转子系统的动力学设计方法,并提供了几个实际设计的数据和部分试验结果。     

电磁辅助支承非线性系统的稳定性分析

对电磁执行器直接安装在主支承上的一种新型支承结构--电磁辅助支承系统的稳定性进行研究.首先分析一模拟的单自由度电磁辅助支承系统,建立非线性运动方程,采用相平面法进行分析;然后采用数值分析方法分析多自由度电磁辅助支承系统.分析结果表明, 在电磁执行器作用期间,转子系统处于一种局部稳定状态,其振动不能超过所允许的最大振动值.而该转子系统允许的最大振动值受静态励磁电流Ib的影响较大,受P控制参数的影响较小.     

主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的非线性动力学

用有限元法建立了任意个由滚动轴承组成的固定间隙备用轴承-主动电磁轴承-多盘多质量转子系统在主动电磁轴承失效前后的动力学方程,以一个多盘转子系统为例分析了主动电磁轴承失效后转子坠落在备用轴承过程中的瞬态非线性动力学特性,讨论了柔性备用轴承的支撑刚度、支撑阻尼和间隙对转子在坠落过程中动力特性的影响。结果表明采用具有较大阻尼柔性结构的备用轴承能够显著地改善转子坠落在备用轴承上的瞬态动力特性,抑制转子在坠落过程中可能出现具有较大振动和冲击力的全间隙区的涡动运动,减小转子坠落对备用轴承寿命和可靠性的影响。柔性结构备用轴承的支撑阻尼越大,支撑刚度越小,间隙越大,转子坠落后出现全间隙区涡动运动的可能性越小。     

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。     

电磁轴承动刚度的自动测量

针对电磁轴承动刚度难以测量的问题,构建了一套简单的刚度测量系统用来自动测量电磁轴承的动刚度。该系统采用电磁轴承的数字控制器、功放、电磁铁作为激振器,电磁轴承的电涡流传感器作为拾振器,自行研制的测量分析系统作为测量分析工具。给出电磁轴承动刚度的测量结果。测量结果表明,该系统能较准确测量电磁轴承的动刚度。此测量系统还可以用于其他轴承刚度的测量,也可用于系统辨识。     

RESEARCH ON CONTROL OF FLYWHEEL SUSPENDED BY ACTIVE MAGNETIC BEARING SYSTEM WITH SIGNIFICANT GYROSCOPIC EFFECTS

Traditional PID controllers are no longer suitable for magnetic-bearing-supported high-speed flywheels with significant gyroscopic effects. Because gyroscopic effects greatly influence the stability of the flywheel rotor, especially at high rotational speeds. Velocity cross feedback and displacement cross feedback are used to overcome harmful effects of nutation and precession modes, and stabilize the rotor at high rotational speeds. Theoretical analysis is given to show their effects. A control platform based on RTLinux and a PC is built to control the active magnetic bearing (AMB) system, and relevant results are reported. Using velocity cross feedback and displacement cross feedback in a closed loop control system, the flywheel successfully runs at over 20 000 r/min.     

直升机旋翼系统弹性轴承刚度特性试验方法研究

直升机旋翼系统是直升机的核心部件,弹性轴承将桨叶与桨毂相连,提供桨叶的挥舞、摆振和变距自由度,刚度特性是其主要的力学性能.通过采用松紧螺套驱动半圆形夹具转动来测试弹性轴承压缩、扭转和弯曲刚度特性,结果表明该试验方法新颖独特,具有一定的通用性,能准确判定弹性轴承是否合格,可为不同机型的弹性轴承提供装机前试验的方法.     

转子轴承系统高阶临界转速的识别

临界转速是离心压缩机转子系统的主要动力参数之一。随着转子系统工作转速的不断提高,现在已经面临超二阶或更高阶临界转速的问题,因此对于高阶临界转速的识别就变得非常重要。应用谐波小波对转子系统试车振动信号进行分析,对转子高阶临界转速进行了分辨识别,结果令人满意。     

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     

陀螺效应对电磁轴承系统设计的影响

电磁轴承是机械领域中一种新型的支承部件 ,其工作原理是依靠电磁力使转子非接触地悬浮于轴承体内。在分析研究电磁轴承系统的动态特性时 ,有 2个重要的方面 ,即轴承转子系统动力学特性和系统陀螺效应对系统稳定性的影响。介绍电磁轴承系统在考虑了陀螺效应时的系统理论分析方法和结果 ,并讨论了系统的设计方法和特点 ;提出了系统控制器的设计思想和实现的一种方法 ;同时以 2个实际的电磁轴承转子系统为例 ,指出了陀螺效应在具体应用中的分析原则。为电磁轴承支承的转子系统动态特性分析提供了理论依据