高速转子-轴承系统油膜涡动故障仿真研究

针对滑动轴承支撑下的转子轴承系统,建立了非线性油膜力作用下的转子轴承系统的动力学模型.应用非线性动力学理论对该系统进行了研究,应用数值积分方法得到系统的响应,利用幅频曲线、分岔图、三维谱图研究系统响应随偏心距的变化规律.为有效诊断滑动轴承支撑下的转子油膜涡动故障提供了理论依据.     

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。     

对挤压油膜阻尼器轴承和旋转机械转子—挤压油膜阻尼器轴承系统动力特性研究的回顾与展望

简要介绍挤压油膜阻尼器轴承及其基本分类，介绍各种挤压油膜阻尼器轴承的动力学特性研究和建立阻尼器流体动力模型与挤压油膜力的进展情况，总结了支承在挤压油膜阻尼器轴承上的旋转机械转子系统的动态响应特性和稳定性的研究结果及对这类强非线性的转子－阻尼器支承系统的非线性响应特性研究的进展情况，并对该类减振结构的未来发展进行了展望。     

转子--轴承系统非线性动力学行为的研究

利用非线性没膜力数据库方法获得非线性油膜力,结合打靶法、Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射和频谱图对刚性Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子系统在较宽参数范围内进行分叉研究。数值计算得到了系统在某些参数域的分叉图、时间历程、频谱图、相图、Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射图。     

非稳态油膜力的转子-定子-轴承系统碰摩故障研究

利用拉格朗日（Lagrange）方程建立了非稳态油膜力的转子-定子-轴承系统碰摩故障的力学模型,应用数值分析对其进行研究,得出转子系统在激励频率作为唯一控制参数时系统的轴心轨迹图和分岔图;对该系统响应的非线性行为和故障机理进行分析,从而为该类转子系统故障诊断和系统的安全运行提供理论依据.研究结果表明,当激励频率作为唯一控制参数时,系统存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象.     

Jeffcott转子-轴承系统的非线性动力学特性分析

为了深入地研究转子-轴承系统的分岔规律,揭示转子系统丰富的非线性动力学行为,采用短轴承非稳态非线性油膜力的一般数学模型获得圆柱轴承的非线性油膜力表达式。在一定参数条件下,采用非线性动力学理论和方法,对刚性Jeffcott转子系统的动力学特性进行了分析。通过计算得到了系统的分叉图、时间历程、轴心轨迹、相图及Poincare映射图。计算结果表明-在特定的参数域内系统存在丰富的非线性动力学行为。该方法收敛速度快、精度高,为定性控制转子-轴承系统的稳定运行状态提供了理论依据。     

非线性挤压油膜阻尼器转子系统的非协调运动分析

为了对挤压油膜阻尼器转子系统的非协调运动进行分析，提出了非线性油膜力数据库方法，有效地解决了非线性油膜力的快速计算问题。该方法将阻尼器轴颈沿径向和周向的速度变化范围（－∞，＋∞）转化到（－1，＋1），给定阻尼器的长径比，建立了阻尼器轴颈在各离散运动状态下的油膜力数据库，直接示得对应运动状态下的非互性油膜力，从而对转子系统的非协调运动进行分析。数值计算表明，非线性油膜力数据库方法对转子系统的非协调运动分析非常有效。数值计算得到了转子 特定参数范围内的分叉图，系统存在亚谐波、概周期和混沌等非协调运动。该方法对实际转子系统的稳定性分析及优化设计具有一定的应用价值。     

非线性油膜力作用下联轴器耦合转子系统的稳定性和分岔

在非线性油膜力作用下 ,建立了转子 -联轴器系统的运动微分方程。非线性油膜力则采用有限差分法求解 ,对联轴器耦合的刚性转子系统和柔性转子系统分别进行了计算和分析。结果表明对于平衡转子系统在平衡点失稳后 ,在一个较大的转速范围内存在着稳定的涡动轨迹 ,联轴器两侧转子的质量相差越大 ,则发生 Hopf分岔所对应的转速越高。对于不平衡转子系统 ,在同步涡动轨道失稳后 ,系统将产生准周期和倍周期等一系列的分岔现象 ,并且质量偏心的位置对系统的动力学行为有影响。     

弹性转子—轴承系统的非线性动力学研究

以转子动力学和非线性动力学理论为基础,针对非线性转子－轴承系统的具体特点,建立了采用短轴承模型的弹性转子－轴承系统模型,并用数值积分和庞加莱映射方法对其在某些参数域中进行了非线性振动研究,得到了系统在某些参数域中的分叉图,庞加莱映射和随转速变化的3维谱图,计算结果显示,系统有可能发生混沌运动。对系统动力学特性随革些参数变化时的非线性特性进行了分析,直观显示了参数变化对系统动力学特性的影响,为该类转子－轴承系统的设计提供了参考。     

Dynamics analysis of a cracked dual-disk over-hung rotor-bearing system

A dynamic model of a dual-disk vertical over-hung rotor-bearing system is developed, taking into account nonlinear oil-film force. Its dynamic behaviors are investigated by numerical Runge-Kutta method. Its bifurcation and chaos characteristics are analyzed with crack fault and without crack fault. By analyzing the bifurcation plot, Poincare section plots and amplitude spectra, we found that the crack greatly influences the dynamic characteristics of the rotor-bearing system. Because of the strong effect of the nonlinear oil-film force and crack to the system, 1/2 times, 1/3 times frequency components appear in the response spectrum map. The results may bring up theoretical references for fault diagnosis of rotor-bearing systems. __________ Translated from Journal of Vibration Engineering, 2005, 18(1) (in Chinese)     

膜片联轴器耦合的不对中转子-轴承系统的不平衡响应分析

转子系统的不平衡是旋转机械最为常见的故障之一，它影响转子系统的振动品质。考虑了转子系统不平衡力的作用，建立了膜片联轴器耦合的转子-轴承系统的运动微分方程；并以膜片联轴器耦合的双跨转子-轴承系统为研究对象，分析了不对中状态下转子系统的不平衡稳态响应，重点讨论了两跨转子各结点之间的振幅差异，结果表明膜片联轴器具有显著的隔振效果。     

Simulations and experimental investigation on motion stability of a flexible rotor-bearing system with a transverse crack

In the classical process for stability studies on the rotor-bearing system with crack faults, the simple discrete model is adopted for research on such problems, which neglect some needful dynamical influence factor, such as the material damping, shearing effect and gyroscopic effects, etc. Therefore, it is necessary to find a precise calculation model for simulation of the rotor-bearing system with cracks faults. In this paper, instead of the traditional simple discrete model, finite element （FE） model is adopted to investigate the motion stability of a nonlinear rotor system with crack fault. According to finite element theory, the FE model of the cracked rotor system is established firstly. It should be pointed out that the element where the crack occurs is modeled by a particular crack element and the supports at both ends are simulated by two nonlinear loads. Then, based on dimensionless and dimensionality reduction, the Newmark-[3 method and the shooting method are employed to study the effect of eccentricity and the depth of crack on instability speed and bifurcation feature. Furthermore, the simulation results are verified by some corresponding experiments. The simulation and experimental results show that instability speed does not change monotonically, but decreases firstly and then increases when the amount of eccentricity increases. Moreover, as the type of instability changes, the instability speed jumps concomitantly. Additionally, the presence of crack fault can disturb the oil whirl, as a result, instability speed tends to increase slightly, but it does not affect the type of instability and jumping phenomenon. This research presents an effective and convenient method which uses the finite element method （FEM） to research the motion stability of the nonlinear rotor-bearing system with cracked faults and other nonlinear force, and the proposed method can provide a theoretical reference for stability analysis and vibration control in more complex relevant rotor-bearing system.     

以ADAMS为平台的旋挖钻机变幅机构变幅油缸举升力仿真分析

介绍旋挖钻机变幅机构的主流结构形式及其工作原理,并借助Pro/E建立变幅机构的三维模型,再导入ADAMS建立动力学仿真模型.在ADAMS虚拟环境中,对变幅机构两组变幅油缸在不同运动顺序下的举升力分别进行仿真,给出两组变幅油缸举升力的仿真曲线,并分析仿真结果,得出对旋挖钻机变幅机构设计具有指导性的一些结论.     

Experimental analysis on fault detection for a direct coupled rotor-bearing system

Rotating machinery is becoming faster and lightweight due to the advanced technologies made in engineering and materials sciences. It is required them to run for longer periods of time. All of these factors mean that the detection, location and analysis of faults play a vital role in highly reliable operations. Using vibration analysis, the condition of a machine can be periodically monitored. In this study, dynamic behavior of a direct coupled rotor-bearing system is investigated. Experimental vibration analyses in the vertical direction of the system are implemented. Vibration monitoring with trend analysis and spectrum graphs are employed to diagnose the excessive vibration source(s). It is seen that the rotating machineries can have one or more vibration sources. The vibration values obtained from each bearing show that the main excessive vibration sources in the system stem from mechanical looseness and misalignment.     

New analysis model for rotor-bearing systems based on plate theory

Frontiers of Mechanical Engineering - The purpose of this work is to develop a new analysis model for angular-contact, ball-bearing systems on the basis of plate theory instead of commonly known...     

一种数控力/位置控制半实物仿真系统的构建

针对数控系统的力位置控制实现难度大、参数调整复杂的问题,研究了一种基于Quanser Q8卡和Si mulink的半实物仿真系统。以X-Y-Z三轴运动平台为对象,对该系统中软硬件的具体构成进行了设计。通过以Z轴的恒接触力控制为目标,在Si mulink软件中设计了含有位置环和力环的控制器,给出了实际仿真曲线。结果表明,该系统控制器设计合理,参数调整简单,控制效果观察直观。     

600MW汽轮机组大型转子-轴承系统非线性动力学分析

针对600 MW汽轮发电机转子-轴承系统,采用ANSYS计算了转子固有频率,分析其振动特性。建立了具有1 016个自由度的非线性振动方程,并基于固定界面模态综合法降维至34个自由度。分析了转子稳定性随转子偏心距、轴承间隙和润滑油动力黏度的变化规律,并利用三维谱图分析了不平衡力和重力对油膜失稳的影响。     

强非线性转子-轴承系统的动力响应分析

本文改进了R iccati传递矩阵法并将其扩展应用于分析强非线性转子——轴承系统的动力响应。提出了一种新型的传递向量{fT┇.e.T,1}={fT┇..e*T}T和新的变换{f}=[S*].{.e*},简化了Riccati传递矩阵法,并提高了R iccati传递矩阵法的数值稳定性。文中就一强非线性转子-轴承系统,分别用本文的方法和Runge-Kutta法做了计算。通过理论分析和两算法结果的比较,验证了本文方法的有效性和数值稳定性等多种优点。本法特别适合于分析强非线性大型复杂转子-轴承系统的瞬态响应。