适用于参数识别的一种非线性油膜力表达式

基于求解非线性方程的摄动法思想,将油膜力沿轴心轨迹展开成小参数的三阶多次项的形式,用最小二乘回归方法求得动态系数。通过仿真比较非线性非稳态油膜力、线性油膜力、三阶多项式油膜力三种模型下的不平衡响应,由计算结果知三阶多项式油膜力模型与非线性非稳态油膜力模型吻合较好。这种非线性油膜力的三次多项式模型可用于非线性转子轴承系统的参数识别和不平衡量识别。     

轴承油膜力识别的原理及测点分析

通过测量一点或多点油膜压力识别油膜力的技术是实现滑动轴承状态监测及故障诊断的关键技术。阐明了通过油膜压力识别油膜力的原理,以短轴承理论为基础给出了油膜力识别方程,从理论上研究了测点压力与油膜力之间的内在联系和相互转换的曲线,并讨论了识别技术成立的条件和限制,丰富了原理的内涵。以大型汽轮发电机组为例,对轴承油膜力识别的测点和相关技术问题进行了分析。     

轴承油膜力与特征压力关系曲线的研究

由特征压力识别轴承油膜合力,需要它们之间的关系曲线(WP曲线)。本文以实际机组椭圆轴承为例,研究了轴承主要几何、运行参数对WP曲线的影响,主要结论:轴承进油温度对关系曲线影响较小,间隙比对关系曲线的影响也不大;而椭圆度对关系曲线的影响很大,是影响油膜力识别精度的关键参数;椭圆度在机器长期运行过程中的时变特性必须在油膜力识别中加以考虑,为此本文建议了一种办法制作反映椭圆度时变影响的WP曲线。研究结果为油膜力识别技术的工程应用奠定了更坚实的理论基础。     

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。     

基于全息谱分析的非线性转子系统不平衡量识别

在实际现场动平衡中,没有必要完全识别出系统的参数,而只要将不平衡量识别出来就行了,为此提出在不识别轴承参数基础上对非线性转子系统不平衡量识别的一种新方法.在不平衡量识别中,将所有与轴承参数有关的力都归结到油膜力中,轴承油膜力接近周期力,这样可将其傅里叶展开;然后根据不平衡响应特点得到包含不平衡激励和油膜力工频分量的方程组,利用油膜力和不平衡量的工频的周期力作用位置不同将两者分离开;再引入全息谱技术,利用相关分析的方法,提取振动测量所得信号中的工频信号,把工频响应从振动信号中分离出来,代入方程组求解方程,求得不平衡量.通过大量的数值计算,分析比较不平衡前后的工频振动,研究该方法的识别精度、可靠性以及各种影响因素;最后从试验方面验证了识别方法的正确性.     

滑动轴承非线性油膜力的一维直接解法

滑动轴承的油膜力,特别在雷诺边界条件下,并不存在解析解。一般采用有限差分方法或迭代算法求解方 程,因计算量偏大不适合轴承非线性动力分析。针对滑动轴承轴瓦形状比较规则和轴向压力分布较为简单的特点, 把二维变分不等方程降阶为一维形式,并提出一维变分不等方程的直接解法,无需迭代便可求出节点压力及油膜 破裂边界。与二维有限元互补算法相比,直接解法误差小于百分之一,而且其运算时间也仅为其百分之一。     

基于邻域保留投影的工作模态参数识别

针对拉普拉斯特征映射和等距离映射算法识别弱非线性特征模态精度低的缺点，提出一种利用邻域保留投影算法的工作模态参数识别方法。该方法利用局部线性特征寻找结构位移响应数据的低维嵌入数据，低维嵌入数据与模态坐标响应矩阵相对应；利用单自由度识别技术从模态响应矩阵中识别出结构的模态固有频率；再用最小二乘广义逆估计变换矩阵，变换矩阵与模态振型矩阵相对应。该方法能够保留数据的局部线性特征，从而识别弱非线性模态。通过三维圆柱壳仿真数据集的识别结果表明，相比拉普拉斯特征映射和等距离映射算法，邻域保留投影算法能够更有效地识别出弱非线性特征模态的参数，平均识别精度更高。     

油膜失稳的非线性振动征兆

基于线性振动理论故障诊断技术 ,当故障系统非线性特征明显时常常造成误诊。滑动轴承支撑的转子系统的油膜失稳故障是最常见的非线性振动故障。本文建立轴承转子系统的非线性振动模型和状态方程 ,应用 Matlab系统的 Rounge- kutta法求状态方程的特征乘数 ,编程求解 L yapunov指数。根据 Floquet理论和 L yapunov指数判定系统运动状态 ,求解一系列参数条件下系统响应的数值解 ,以数值解与状态转迁集所表明的系统状态一致证明状态转迁集可以用于指示系统运动状态 ,指导故障诊断。     

基于分维LLE和Fisher判别的故障诊断方法

针对非线性系统故障诊断难以解决的问题,通过改进的局部线性嵌入映射算法解决了非线性数据的特征映射问题。首先,通过线性拟合改进了基于分形维估计的内在维数的估计。然后,将故障状态与空间分布结合起来,通过确定数据点在空间超球内的分布完成故障的检测,在这个过程中将超球的确定与LLE算法中基于核函数的样本外数据扩展结合起来,大大减少了计算量,提高了算法的实时性。然后,利用Fisher判别分析进行故障匹配,通过计算最优的投影向量与历史故障数据投影向量的相似度的计算,完成故障识别,从而为复杂非线性系统故障诊断提供了一种新的有效的方法。     

有限长滑动轴承非线性油膜力的一种近似解

假设油膜处于层流状态下,提出了一种求解有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法。通常在轴承-转子系统非线性动力学行为分析中,油膜力计算模型采用‘π’油膜假设。但是,实际中油膜存在区域并非是‘π’区域。假设油膜的起始角是0,而终止角需要求解。本文基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布。从计算结果可以看出,提出的方法和有限元方法吻合的很好,同时也分析了油膜力随其它一些参数的变化。     

一种滑动轴承油膜性能计算的动网格方法

针对应用动网格方法计算油膜轴承性能时出现网格扭曲而导致累计误差过大的现象,提出了一种基于计算流体动力学(CFD)的滑动轴承油膜性能计算的动网格更新方法。该方法保证了网格更新过程中膜厚方向的网格线沿圆周方向上等均分布,且始终垂直于轴颈表面,网格不发生扭曲变形,减小了计算累计误差,提高了轴承性能计算的准确性。通过与典型算例和实验结果对比,验证了所提方法在轴承的油膜力和转子静平衡位置计算中的有效性、可行性和稳定性,并利用该方法分析了进油压力和载荷对油膜轴承所支撑转子静平衡位置的影响。该方法可为准确计算油膜轴承转子系统的性能提供参考。     

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。     

油膜轴承传动轴系动载系数计算方法

针对传动轴系动载荷变化难以准确用数学函数描述的问题,基于刚体动力学理论,综合考虑轴系刚性与弹性振动特性,提出近似求解动载荷的分析方法,建立轴系动载荷分析模型。通过分析现有油膜轴承试验装置中传动轴系的机械结构组成,推导传动轴系在启制动工况突变时的动载系数计算公式;根据传动轴系的结构参数,确定动载系数取值范围;同时给出该动载系数模型在工程应用中的典型形式。计算表明：轴系在启制动之前,相比没有静压润滑的情况,使用静压润滑的油膜轴承的动载系数相对较小,振动对其油膜稳定性的影响较小。     

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。     

基于可靠度的高速线材精轧机油膜轴承工作寿命研究

以油膜轴承磨损量服从正态分布为前提,通过磨损量概率密度函数得出可靠度计算公式,进而推导出油膜轴承在一定可靠度下的磨损寿命公式,可推测出高速线材精轧机油膜轴承的使用寿命以及探讨提高其使用寿命的措施。     

两种转子-轴承系统模型的油膜失稳故障仿真

以单跨双盘转子系统为研究对象,针对滑动轴承在高转速时容易出现的油膜失稳问题,分别建立了考虑陀螺影响的转子系统集中质量和有限元模型,系统中含油石墨轴承和滑动轴承分别采用弹簧-阻尼模型和短轴承非线性油膜力模型,通过三维谱图、轴心轨迹和频谱图,对比分析了两种不同数学模型在不同载荷工况下（两圆盘偏心率同向和反向）的油膜失稳规律及系统复杂非线性动力学特性.两种数学模型的仿真结果均表明：油膜失稳会激起复杂的转频和失稳频率的组合频率成分,反向偏心比同向偏心提高了失稳转速,且在较高转速时能激起系统第2阶油膜振荡,并激发与前2阶油膜振荡频率有关的组合频率成分,二者的差异在于有限元模型的失稳转速略低于集中质量模型.研究结果可为转子油膜失稳故障机理及故障诊断提供依据.     

An experimental study on oil-film dynamic coefficients

The oil-film force of hydrodynamic bearing is often characterized by a set of linear stiffness and damping coefficients. This paper presents an experimental method to recognize these coefficients and establishes their characteristics under varieties of operating conditions. The fundamental test model is obtained from a Taylor series expansion of bearing reaction force. A delicate test rig is constructed and experimental data are acquired under various testing conditions. The coefficients are evaluated by means of least mean square in time domain. The experiments indicate that the linear oil-film dynamic coefficients are sensitive to the excitation force. The sensitivity is varied for the different coefficients. From the investigation, it can be seen that the linear model is invalid under condition of high excitation force. That is to say, the nonlinear components, which are ignored in traditional linear model, should be considered in those conditions.