轴向槽气体轴承-转子非线性系统的动力学行为

针对轴向槽气体轴承支承的转子非线性动力系统,研究了系统动力学行为的不平衡响应和分岔。采用矢量拟合近似求解的方法,建立了轴向槽气体轴承的有理函数模型,通过耦合转子运动模型,提出了一种轴向槽气体轴承-转子非线性系统动力学模型,在对其动力学行为求解过程中避免了对动态气膜力的反复求解,减少了计算时间。运用轴颈和圆盘中心的轨迹图、频谱图、Poincaré映射和分岔图分析了轴向槽气体轴承-转子系统的非线性不平衡响应和分岔行为。以转速为分岔参数研究了非线性系统从倍周期运动通向混沌的道路,以质量偏心为分岔参数研究了非线性系统的倍周期运动的倒分岔行为。数值结果表明轴向槽气体轴承-转子非线性系统存在复杂的动力学现象及分岔行为。     

航空发动机轴承内环松动理论研究

研究了轴承内环松动的航空发动机转子系统的振动特性。结合内环间隙的轴承组件的结构和几何特点,研究轴承内环和锁紧螺母之间的相对运动关系。在此基础上提出了轴承内环和锁紧螺母之间滑动摩擦载荷的计算方法。建立了带有轴承内环间隙的竖式转子的动力学方程。该方程考虑了内环间隙带来的刚度非线性以及内环和锁紧螺母之间的摩擦载荷带来的阻尼非线性。数值求解动力学方程,得到转子系统的振动响应如波形、频谱和轴心轨迹等。定量研究转子结构参数,如转子的不平衡量、内环间隙尺寸和锁紧螺母拧紧力矩等对转子振动特性的影响。结果表明:内环端面和锁紧螺母之间的内摩擦取决于它们的相对运动关系,正比于锁紧螺母拧紧力矩,并可能促进转子同步正进动,进而导致转子失稳;转子失稳时,振动响应包含系统固有频率、工频及固有频率和工频的差频3种等频率成分;转子不平衡量、内环间隙大小和锁紧螺母拧紧力矩等均对转子的失稳产生影响;合理控制这些参数可以避免因内环松动导致的转子失稳。     

参数对齿轮耦合的转子-轴承系统响应的影响

根据线性动力学理论 ,建立了齿轮耦合的转子 -轴承系统的运动方程。用数值分析方法 ,研究了齿轮传动比、压力角、螺旋角、齿轮位置、功率、轴承间隙比与宽径比对系统不平衡响应的影响。结果发现 ,除压力角外 ,其它参数对系统响应有明显影响 ,通过调整系统参数 ,可大大降低系统不平衡响应的幅值     

混流式水轮机水导轴承动力特性参数优化设计

对于复杂的混流式水轮机组系统,水导轴承油膜刚度系数及阻尼系数发生变化时,转子的临界转速、不平衡响应也不同。由于精确计算考虑的因素较多,系统的刚度及质量矩阵求解难度较大,所以用解析法求解在工程运用上并不实用。通过采用虚拟样机优化设计技术以转子-轴承系统稳定性为优化目标,利用虚拟样机参数化方法,可以快速简便的对轴承油膜的刚度系数进行优化,为混流式水轮机转子-轴承系统设计与制造提供有效方便的一种新方法。     

电磁轴承支承下轴系转子模态及振动响应分析

为得到电磁轴承支撑下轴系转子的模态频率分布位置及不平衡振动响应规律,以600 Wh飞轮储能系统为研究对象,采用控制变量法分析磁轴承刚度与阻尼随控制参数的变化规律,进而确定电磁轴承支承的边界条件。以此建立轴系转子的有限元模型,利用ANSYS软件缩减阻尼法求取轴系固有频率点及振型;而后以转子不平衡量为体载荷,通过谐响应分析方法得到轴系的稳态不平衡响应曲线,分析其规律。最后进行系统充电实验。研究表明:轴系的固有频率分布在工作转速区域之外;在质量不平衡作用下轴系的位移响应随激振频了升高而降低;实验结果与前述分析基本一致,说明研究方法有效可行。     

中介轴承随机参数对双转子系统特征值的影响

通过复杂转子系统的随机参数运动微分方程,分析了转子系统特征值的随机性问题。通过整体传递矩阵法计算出双转子系统的特征值,使用Monte Carlo数值模拟计算方法,分别计算并分析了以具有一个中介轴承支撑和两个中介轴承支撑的双转子系统耦合单元的质量参数、刚度参数及阻尼系数为随机参数时,双转子系统的特征值均值及其标准差随变异系数的变化规律。     

摇摆工况下椭圆轴承转子系统动力学特性研究

倾斜摇摆工况下,不仅轴承承受载荷随时间变化,而且轴承动特性参数也发生变化,这必然会影响轴承支撑的转子系统的安全性与稳定性分析结果。仅通过稳态分析难以保证支撑轴承自身的安全性和可靠性以及转子轴承系统的稳定性。基于轴承刚度和阻尼的分段线性化假设,建立不同横摇角度的转子轴承模型,用某大学润滑理论与轴承研究所开发的转子轴承系统动力学分析软件DLAP(Dynamic Lubrication Analysis Program),耦合求解椭圆轴承转子系统动力学模型,采用特征值和特征向量,稳定性分析、不平衡响应分析以及瞬态动力学分析等手段,详细研究了转子轴承系统的稳定性和安全性,并与正常工况下轴系的动力学特性对比,最终得出摇摆工况下椭圆轴承支撑的转子系统的动力学特性。     

电动机轴承转子多频激励系统主共振分析

以三相异步电机轴承转子系统为研究对象,考虑转子在偏心力、轴承反力和不平衡电磁力影响。应用牛顿定律建立了电机轴承转子系统非线性振动方程。应用平均法,解析系统主共振的一次近似解和对应的定常解,并进行数值计算。分析转子偏心距、转子刚度和电磁参数等对主共振幅频响应曲线的影响。     

齿轮-转子-轴承系统的动力特性试验研究

在具有不对中和质量不平衡的齿轮 -转子 -轴承系统试验台上 ,通过改变系统的转速、速比和齿轮的位置 ,进行了动力学试验研究。试验结果证明了理论研究所得出的结论 ,即一个转子上的不平衡质量能够导致系统中每一个转子产生同频振动 ;当某一子系统存在不对中故障时 ,不仅在单转子 -轴承系统的响应中 ,而且 ,在整个系统响应中 ,将含有倍频成份     

齿轮轴承转子系统支撑刚度特性研究

建立考虑齿轮-轴承转子系统多刚体、多柔体及刚柔耦合的动力学模型,并采用不同轴承刚度计算方法获得支撑刚度。在此基础上,研究系统支撑刚度对齿轮动态啮合力及振动位移等响应的影响规律,并与理论值对比分析。研究结果表明:刚性体模型仿真结果与理论值相比数值普遍偏大,而柔性体仿真结果与理论值基本一致;齿轮-轴承转子系统支撑刚度对齿轮动态响应产生较大影响,支撑刚度取3倍齿轮啮合刚度时,齿轮振动角速度等值与理论值基本相符。因此,利用柔性体模型并选择合理的支撑刚度对齿轮-轴承转子系统的动力学仿真分析具有实际意义。     

异常情况下转子系统的不平衡响应特性

用Riccati传递矩阵法计算分析了支撑系统异常情况下转子的不平衡响应特性。分析结果表明，支撑刚度不对称情况下，在转子上加对称不平衡量，不仅激发一阶分量，同时还激发出明显的二阶分量，同样，加反对称不平衡量，不仅激发二阶分量，同时还能激发出明显的一阶分量，转子不平衡响应特性发生了很大变化。该结论对于指导机组动平衡具有非常重要的工程应用价值。     

Time domain analysis of a viscoelastic rotor using internal variable models

Damping in the stator of a rotating machine is able to reduce the unbalance response, and increase the speed where the stability limit is reached. However, damping in the rotor is destablising and the analysis of rotors with internal viscous damping is well established. The drive towards composite and laminated rotors mean that the viscous damping model is not always appropriate, and viscoelastic material models whose properties depend on frequency should be used. These properties may be measured experimentally and the analysis of structures containing viscoelastic material materials may be performed in the time domain using the ADF, ATF or GHM methods. This paper extends this analysis to rotors containing viscoelastic materials using the ATF approach. Other internal variable formulations for viscoelastic material may be used following the approach adopted in this paper with only slight modifications. Viscous damping in the rotor produces a skew-symmetric component in the ‘stiffness’ matrix; for viscoelastic models the skew-symmetric term appears in the internal variable equations. This paper gives an example to demonstrate the calculation of the stability limit speed for a machine.     

橡胶支承转子不平衡响应试验研究

通过数值计算和实验研究橡胶支承柔性转子系统的不平衡响应。采用基于Timoshenko连续梁理论的有限单元法分析实验转子的临界转速、模态振型和不平衡响应。用Kelvin-Voigt线性粘弹性模型表示橡胶的动态特性。结果表明,使用损耗因子为0.1~0.4的常用橡胶材料可极大地降低转子系统的临界振动响应。3种不平衡量值时,转子一阶临界转速和振幅的试验和数值计算结果吻合较好。受橡胶材料非线性特性的影响,实验和数值计算结果间的偏差随不平衡量的增加而增大。     

An efficient modeling methodology of structural systems containing viscoelastic dampers based on frequency response function substructuring

In this paper it is suggested a modeling methodology of structural systems supported by translational and rotational viscoelastic mounts or joints based on a frequency response function coupling technique. Such strategy enables to predict the dynamic behaviour of the composite systems given a set of frequency response functions of the main structure and a driving point frequency response function of the viscoelastic support. These frequency response functions can be obtained either experimentally or by finite element modeling. Both cases are considered in the study. After presenting the underlying theoretical aspects, the results of numerical simulations of two-dimensional structures are presented, emphasizing the procedure conceived to compute the frequency response functions of the viscoelastic mounts or joints from a detailed finite element model using commercial packages and material properties provided by manufacturers. The dependency of the viscoelastic behaviour on frequency and temperature is accounted for by using the complex modulus approach and the concepts of reduced frequency and shift factor. An investigation using experimentally acquired frequency response functions of a frame structure with a translational viscoelastic damper is presented. Based on the obtained results, the main features of the modeling methodology are highlighted.     

主动弹支干摩擦阻尼器控制转子突加不平衡响应的研究

建立了弹支干摩擦阻尼器——转子系统突加不平衡响应的计算模型,理论分析和实验验证了转子系统突加不平衡响应特性。结果表明,主动弹支干摩擦阻尼器能够有效控制转子系统突加不平衡的振动响应;并且,当动、静摩擦片之间压紧力增大时,将随之使振动幅值减小、瞬态过程缩短。实验与理论分析结果吻合较好。     

考虑油膜惯性力时Jeffcott转子—挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡响应特性

转子系统的不平衡呈可能由于偶然的原因而突然增大，转子系统在突加不平衡作用下的响应特性是一个很值得关心的问题。本文首先建立转子系统的微分方程，然后在考虑油膜惯性力的情形下，分析了转子的突加不平衡响应，并和不考虑惯性力的结果进行了比较。研究表明，考虑惯性力后，对常转速下的突加不平衡响应，瞬态响应的时间和振幅都减小了。对加速通过双稳态响应区时的突加不平衡响应，如突加不平衡发生在双稳态响应区之前，响应将沿     

支承刚度对弧齿锥齿轮传动系统的振动特性影响分析

以一对典型的弧齿锥齿轮传动系统为研究对象，应用传递矩阵法计算系统的临界转速和不平衡响应。讨论了支承刚度对系统临界转速及不平衡响应等振动特性的影响，得出一些规律性结论，用以指导齿轮传动系统的设计。     

Unbalance Response of a Super-Critical Rotor Supported by Foil Bearings—Comparison with Test Results©

This article compares theoretical and experimental results on the unbalance response of a super-critical rotor supported by two kinds of gas foil bearings. Analysis of the super-critical rotor is performed with viscoelastic foil bearings (VEFB) and conventional bump foil bearings and compared with early published experimental data. The vibration orbits obtained by theoretical investigation on the viscoelastic foil bearings (VEFB) and the conventional bump foil bearings are compared with the experimental vibration orbits of the super-critical rotor supported by both foil bearings. A numerical analysis program can calculate the static and dynamic characteristics of the elastically supported gas foil bearing using the measured stiffness and damping of the elastic foundation. After the stiffness and damping of both foil bearings are calculated using the perturbation method, vibration orbits of the flexible rotor modeled by the finite element method are calculated. Vibration orbits calculated by numerical analysis agree well with experimental data when the vibration amplitude is small and the rotating speed is below the bending critical speed. The numerical results also show that the enhanced structural damping of the elastic foundation reduces vibration near the bending critical speed.     

改进传递矩阵法计算转子系统不平衡响应和灵敏度

提出了一种基于传递矩阵和参数匹配相融合的改进传递矩阵方法。新方法将转子系统分成多个子系统 ,对各子系统建立传递矩阵模型 ,然后利用各子系统在结合面处参数匹配条件建立系统不平衡响应求解方程。这种方法克服了传统传递矩阵方法的缺点 ,并且可以非常方便地用来分析多跨或多转子系统振动特性。给出了不平衡响应灵敏度的计算方法。     

不完整球形超导转子静平衡的气浮测量

提出了一种控制转子不平衡量方位的气浮平衡测定方法来提高对空心薄壁不完整球形超导转子平衡量测定的精度.采用在转子内部增加重量的方法来改变转子的不平衡量大小,使得该转子的不平衡量的方位角处于精确测量范围内,当增重量变化时其测量值也会发生相应的变化,通过静不平衡计算的相关公式即可得出其静不平衡量.该方法能够提高这种超导球形转子平衡测定的精度,不破坏转子的加工精度,不影响转子的电磁特性、超导特性等.测量转子偏心距的波动大小在±6 μm之内,偏心距Z轴分量的波动在±8 μm之内,同时可有效提高超导重力计等基于该类型超导转子的仪器的工作性能和测量精度,对于其它无机械支撑轴转子的平衡测定也有一定借鉴意义.测量过程中采用的设备简单,实验周期短,测量结果精度较高.