船用燃气轮机盘-叶耦合系统固有振动特性研究

随着船用燃气轮机的转子轮盘不断向轻、薄的方向优化,只考虑根部固支下叶片的振动已不再能满足安全需求,将轮盘—叶片作为一个耦合系统来研究其振动特性是十分必要的。而且转子在高温高转速下工作,为了准确求解耦合系统的振动特性,不可忽视温度、转速对振动的影响。文章建立了船用燃气轮机转子盘—叶模型,应用有限元程序和循环对称结构算法,从实际工况角度出发,计算不同旋转、不同温度及其变化率下耦合系统的固有振动特性。归纳出温度、转速与盘—叶耦合系统固有振动特性间的关系,为预防船用燃气轮机转子出现耦合共振危险及可靠性计算提供了数值依据。     

水润滑橡胶轴承支承转子系统动力学特性研究

文章研究了水润滑橡胶轴承的动态特性及其在橡胶轴承支承下转子系统的动力学行为。首先,考虑了动压润滑和橡胶体的弹性变形等因素后,建立了水润滑橡胶轴承的水弹性动力润滑数学模型,根据载荷增量法与差分法,分析了轴承的刚度和阻尼。然后,选择集总参数法离散化转子系统,根据分析力学方法推导了水润滑橡胶轴承耦合转子系统的运动微分方程。最后,通过广义逆迭代法,研究了水润滑橡胶轴承支承的转子系统的动力学特性和稳定性,得到了转子-轴承系统的坎贝尔曲线,临界转速与振型以及失稳转速等。结果表明偏心率、间隙比、转速及长径比对轴承的动态特性的影响比较显著;轴承的水弹性润滑特性对系统的临界转速影响较大,橡胶轴承的弹性对系统的稳定性影响次之。     

Alford力作用下计及叶片振动的转子-轴承系统动力学特性分析

为了分析非线性耦合因素与叶片振动对转子-轴承系统动力学特性影响,文章将叶片模化为悬臂梁结构并利用假设模态法离散简化,建立了阿尔福德(Alford)力作用下计及叶片弯曲振动的系统动力学模型。采用Runge-Kutta法对非线性振动微分方程进行数值求解,通过系统响应的分岔图、时间历程图与频谱图、轴心轨迹图、Poincaré映射图和相图研究了叶片弯曲变形以及Alford力对系统的非线性动力学行为的影响。结果表明:叶片振动使系统的不稳定区域提前,转子发生混沌运动的转速范围增大;叶尖气隙引起的Alford力使系统的运动状态变得更为复杂,油膜非线性更加明显。     

转子-滑动轴承-弹性基础耦合系统瞬态响应分析

本文建立了一种转子—滑动轴承—弹性基础耦合系统瞬态响应的分析模型,以可倾瓦径向滑动轴承支持系统为例,考虑了轴颈涡动对轴承动特性的影响,将转子振动和轴承动态油膜分布耦合求解,并计入温度、流态变化对轴承动特性的影响,分析了外载荷、节点位置及弹性基础的刚度阻尼对系统瞬态响应的影响规律。     

某型舰船用转子系统动力学性能分析

转子系统作为汽轮机、发动机和压缩机等旋转机械核心部件,广泛应用于舰船之上,其动力学性能的分析是一个重要研究内容。为保证舰船安全和隐身性能,本文利用有限差分法求解雷诺方程,得到轴承动特性系数;利用Ansys对转子系统进行临界转速分析、不平衡响应分析、匀加速响应分析和冲击响应分析。与传统方法相比,本文考虑了轴承的弹性支撑效应和转子的陀螺效应。结果表明,本转子系统在工作转速下不会产生共振,不平衡响应较小,在匀加速状态和冲击载荷作用下,不会产生较大响应和碰擦,系统安全可靠。轴承动特性计算和有限元转子动力学分析方法,为旋转机械的设计提供指导,具有实际应用价值。     

大功率船用齿轮箱传动系统和结构系统耦合特性分析

船用齿轮箱是船舶轮机系统的重要组成部分,其动态性能的好坏直接影响系统的性能,因而开展船用齿轮箱动态特性研究具有重要的意义。文章对某大型船用齿轮箱的固有特性进行分析,通过轴承支撑把传动子系统和结构子系统两者耦合起来,建立齿轮—转子—轴承—箱体耦合系统动力学模型。采用有限元软件中的Lanczos方法对齿轮箱系统固有特性进行了计算,得到固有频率及其振型,通过分析齿轮系统的激励频率,得出传动级离合器齿轮在工作过程中造成了较大的振动和噪音,与实际相符。     

基于关联维数的转子-轴承耦合故障诊断研究

提出了一种将关联维数理论应用于转子-轴承不平衡耦合故障诊断的新方法,重点讨论转子系统转速对系统平衡的影响,对滚动轴承支承下的耦合系统的动力学方程仿真计算获取的非线性时间序列进行相空间重构,并计算出关联维数,比较了不同故障状态下的关联维数特征,发现了耦合故障下关联维数的变化规律,并以此作为耦合故障识别的重要特征.仿真试验验证了分析结果,表明了文中所述方法良好的性能.     

燃气轮机单转子系统建模仿真研究

利用专业转子动力学分析软件对燃机单转子动力系统进行分析。根据转子系统各部件的尺寸参数、材料参数以及轴承参数,建立单转子系统的三维实体模型,并进行有限元计算分析,得到转子系统的坎贝尔图、临界转速及振型。基于该模型进行单转子系统轴系标高的计算,得到需要调整的轴系轴承支座的初始位移参数,为实际调整提供依据。     

基于有限元功率流的螺旋桨-轴系-船体耦合振动特性研究

螺旋桨推进轴系的纵向振动是船体艉部振动噪音的重要来源。推力轴承主要承受轴向推力,其动态性能直接影响船体艉部耦合振动。针对推进轴系纵向振动与船体艉部耦合振动,应用雷诺方程计算推力块4种工况下的油膜动力特性,建立轴系-基座-船体耦合系统有限元模型,运用有限元功率流方法分析推力轴承对系统振动影响,以此为基础探讨了流经传递路径的功率流与系统水下辐射噪声之间的关联。研究表明,推力轴承的动态特性会对流入各轴承的功率流产生影响,导致系统耦合振动发生相应的变化。     

船用汽轮发电机组多激励振动特性研究

对船舶机舱动力系统典型设备汽轮机发电机组及浮筏隔振系统进行有限元三维实体建模,并分析了汽轮发电机组在自重的情况下引起的静变形;同时考虑联轴器和轴承的不对中效应,根据平衡条件,建立了转子-轴承动力学系统模型,在单轴向多激励加载模式下,计算得出不同工况下船舶汽轮机发电机组及浮筏隔振系统在激扰力下的最大振幅,初步揭示了其振动规律,为建立机舱动力设备振动特性预报方法提供了参考。     

工程船舶动力机械振动响应特性分析

为了更好地解决工程船动力机械振动产生原因,提升动力机械振动响应效果,提出工程船舶动力机械振动响应特性分析方法。根据动力系统的工作特性,建立动力机械工作状态进行发动机隔振模型;在构建模型的基础上,对动力系统转子振动特性进行分析计算。得到轴承转子的振动特性后,修正振动波动下转子齿轮咬合量,从而提高动力机械振动的响应效果。通过实验对提出方法进行响应效果的验证,证明提出方法具有改善动力机械振动响应的作用。     

带螺旋桨激振力的轴系耦合纵向振动特性分析

采用CFD方法计算目标螺旋桨的敞水性能,通过Fourier变换得到轴承激振力的频域特性。结合舰艇推进轴系的一般结构形式,建立桨—轴—艇耦合系统纵向振动动力学模型,将先前计算所得的螺旋桨激励特性与振动能量传递相结合,讨论了纵向振动形式下螺旋桨激励振动功率流的传递和振动能量传递耗散的特性,从能量角度分析纵向振动在系统耦合振动中的影响,进而基于模拟工况探讨振动能量在轴系耦合振动中的传递机理。     

考虑耦合与刚度影响的齿轮传动系统分析

模态分析是了解各类振动的有效途径之一。为分析某齿轮传动系统的振动特性,建立齿轮—转子系统的多级传动有限元模型,对齿轮传动系统的模态特性进行分析,并综合考虑系统耦合及刚度对系统模态产生的影响。仿真结果表明,当齿轮系统耦合时,模态将以成对出现的形式在单级传动的基础上发生改变,并会产生新模态。通过改变齿轮啮合刚度与轴承支撑刚度,得到不同刚度影响下各阶模态的变化规律,为齿轮系统提升减振降噪性能提供参考。     

基于流固耦合的桨轴系统横向振动特性研究

随着大型化、高速化船舶的发展,桨轴系统的工作负荷加重,尺寸增大,尾轴承的润滑状态会改变轴系的支撑特性,而对支撑系统敏感的横向振动也就更容易受到影响.以某实验室长轴系为研究对象,建立尾轴承实体模型,采用多点支撑,建立水润滑轴承的润滑特性模型,计算基于流固耦合的轴系横向振动特性,并与传统单点支撑的轴系横向振动计算进行对比....     

考虑陀螺效应的某燃机高压转子横向振动分析

考虑转子的陀螺效应,利用有限单元法推导了某燃气轮机高压压气机转子的传递矩阵,并建立了该转子-轴承系统的传递矩阵模型.采用多体系统传递矩阵法计算了转子-轴承系统的固有频率,研究了陀螺效应对其振动特性的影响.     

某型燃气轮机低压涡轮压气机转子动力学分析

为了获得某型燃气轮机低压涡轮压气机转子的动力学特性,并验证其稳定性及可靠性,本文使用SAMCEF/Field软件的转子动力学分析模块对该转子进行了分析计算。根据机组实际运行的条件,计算了该机组转子的临界转速、稳态不平衡响应、叶片丢失瞬态响应等。计算结果表明,临界转速安全系数合理;转子系统选取的平衡量具有较小的振动幅值;转子的瞬态响应结果验证了结构方案的合理性,转子系统具有较好的稳定性。得出了此转子结构方案能保证低压涡轮压气机稳定运行的结论。     

船舶可倾瓦推力轴承润滑油膜的轴向动特性计算方法

推力环和推力瓦之间的楔形润滑油膜是实现螺旋桨推力传递的重要环节,其轴向动特性直接关乎船舶轴系转子的纵向振动特性。文章分别论述了船舶可倾瓦推力轴承楔形润滑油膜轴向动特性的一维流近似解析方法和二维流数值方法,在已求得油膜静特性基础上,分别结合偏导数法和小摄动法获解了油膜动特性,推导了两种方法计算油膜动特性的求解式,并给出了详细计算过程。以某船舶可倾瓦推力轴承为算例,对两种方法的计算结果作了比较分析,得到了最小油膜厚度、油膜承载力和油膜轴向刚度三者间的一般变化规律,讨论了油膜动特性随轴转速的变化关系。计算结果为基于转子动态模型研究轴系纵向振动的传递机理提供了油膜动特性数据。     

某型汽轮机滑动轴承特性分析

为提高某型汽轮机运行的稳定性,降低机组的振动和噪声,在对机组进行改型的过程中,拟更换汽轮机转子支撑轴承。以滑动轴承为研究对象,基于雷诺方程,利用Dyrobes软件对圆柱瓦轴承、压力坝轴承、四油楔轴承和可倾瓦轴承的特性进行计算。从轴承油膜压力分布、油温、功耗、耗油量、稳定性和对外传递载荷等方面对4种轴承进行分析对比,结果表明,该汽轮发电机组汽轮机转子采用压力坝轴承可改善机组的运行状态,提高转子运行的稳定性,降低轴承的外传力,达到降低机组振动和噪声的目的。     

多缸柴油机曲轴-轴承弹流润滑及动力学特性研究

论文进行了曲轴的瞬态振动和轴承润滑的耦合特性研究，基于有限梁单元的方法构造了曲轴的整体有限元模型，基于有限差分法求解计入轴颈受载倾斜效应的动载滑动轴承的润滑特性，并实现了活塞-连杆-曲轴-油膜-轴承的整体系统的参数化建模，提出了一种通用、快速的建模计算方法。以4102柴油机为研究对象，进行了曲轴的动力学和主轴承的润滑特性研究，并采用不同于柔度矩阵法的动力学变形计算方法进行了曲轴-轴承系统的弹流润滑计算分析，进一步考虑了轴承座的瞬态动力学效应对轴瓦表面变形的影响，完善了曲轴-轴承系统的动力学和润滑耦合计算的研究方法。     

基于单自由度的桨-轴回转振动特性分析

基于受简谐激励的单自由度系统产生振动的机理,从理论上分析了偏心质量所引起的桨-轴系统回转振动特性,利用幅频特性曲线和相频特性曲线分析该系统稳态响应的动力学特征,探讨系统转速和偏心质量对桨-轴系统回转振动的影响。同时基于Ansys/workbench平台建立了桨-轴系统回转振动模型并进行仿真计算,对理论分析结果进行验证。结果表明,利用单自由度受简谐激励振动模型来分析转子系统回转特性是可靠的、准确的。