考虑机匣柔性的新型旋转叶片-机匣碰摩模型

针对旋转叶片与机匣的碰摩故障，以弹性叶片和柔性机匣作为研究对象，基于弹性协调相容条件推导新的旋转叶片与柔性机匣碰摩力模型.基于材料力学理论，考虑叶片旋转效应，如离心刚化和旋转软化，以及碰摩软化的影响，计算了叶片的准静态弯曲变形.采用带有弹簧支承的柔性环来模拟机匣，其位移由整体位移和局部柔性位移组成.根据能量守恒原理，建立柔性环的位移方程，并对其进行离散处理，得到机匣的结构刚度，进而求得机匣局部柔性位移.与文献和实验结果的对比验证了本文碰摩模型的准确性.     

涡轴发动机悬臂型动力涡轮转子定点碰摩仿真

针对某型涡轴发动机动力涡轮转子的悬臂结构特征,基于ANSYS建立转子叶片-机匣有限元模型,并进行临界转速测试试验验证所建立模型的准确性.针对转子叶片-机匣可能出现的定点碰摩故障,以二次函数拟合叶尖-机匣间因机匣凸点产生的静态间隙变化,并基于静态间隙函数与分段线性碰摩力理论,建立动力涡轮转子叶片与机匣内壁的定点碰摩模型,同时考虑不平衡载荷,开展定点碰摩仿真.研究表明:在发生不平衡-定点碰摩故障时,区别于扭振,弯曲振动的基频幅值主要由不平衡故障引起;转轴中心点的弯振频谱图、扭振频谱图都出现倍频分量,且与转子每周碰摩次数相关的倍频幅值增大明显;此外,不平衡-定点碰摩故障还将导致接近系统扭振固有频率的扭振倍频幅值的分量增大.     

旋转机械转子-机匣系统碰摩的随机响应

针对仅考虑具有质量偏心的旋转机械Jeffcott转子-机匣系统碰摩模型的动力学方程,进行了转子-机匣系统碰摩的随机响应研究·应用Kronecker代数、矩阵微分理论、向量值和矩阵值函数的二阶矩技术、矩阵摄动理论和概率统计方法系统地研究了转子-机匣系统碰摩的随机响应问题,推导出了一般的数学表达式,给出了数值分析解·分析了把转轴刚度和阻尼、定子刚度和阻尼、偏心距和定子径向刚度作为随机参数的随机系统的响应·分析表明,该转子系统在初始阶段振动强烈,响应幅值超过转子和定子之间的间隙,会发生碰摩现象·     

基于三维有限元模型的双转子-支承系统动力学特性研究

针对航空发动机振动故障率较高的问题,计算分析双转子-支承系统在碰摩-不平衡故障下的轴承支反力并研究其影响因素.建立了双转子-支承系统和高压涡轮-机匣碰摩的三维有限元模型,利用Ansys 12.0计算了双转子-支承系统在碰摩力和不平衡量引起的简谐激振力作用下的轴承支反力.通过计算多种工况下的动态轴承支反力,获得了碰摩和不平衡量的分布及大小对轴承支反力的影响规律.     

高速多片湿式离合器带排转矩预测模型

车用高速多片湿式离合器摩擦副的流固耦合运动会引起摩擦片与钢片的轴向碰摩,使其产生较大的带排转矩,降低车辆传动系统工作效率.考虑摩擦副与间隙旋转流场之间的耦合运动关系,建立了摩擦副流固耦合动力学模型.分析了摩擦片与钢片碰摩过程,构建了摩擦副轴向碰摩模型,进而求得带排转矩.通过数值模拟研究了不同转速下的摩擦副非线性运动响应和带排转矩,并与实验结果进行对比.研究结果表明,随离合器转速的增加,在某一临界转速,摩擦副间发生轴向碰摩,摩擦副由稳定运动状态转变为混沌运动状态,此后离合器带排转矩随离合器转速的增加而逐渐增大.     

基于遗传算法的碰摩位置辨识

为了在旋转机械故障诊断中确定转子碰摩的位置,提出了一种基于遗传算法的确定多盘转子系统碰摩位置的方法.该方法的基本思路是先建立碰摩转子系统的有限元模型,并将碰摩位置、定子刚度、定转子之间的间隙、系统的阻尼系数和定转子之间的摩擦因数等参数识别问题转化为多参数优化问题,进而利用遗传算法进行优化求解实现碰摩位置的识别.实验结果表明该方法在碰摩发生后能够有效地确定碰摩故障发生的位置.     

基于机匣应变的航空发动机碰摩故障识别

针对双转子航空发动机采用柔性机匣设计理念，提出了在进气机匣或中介机匣承力支板加装应变桥路，从机匣动应变中提取特征频率来识别发动机转静碰摩故障的一种方法。建立了简化的转子-机匣碰摩动力学模型，分析得出了双转子发动机转静碰摩特征频率，利用该特征频率准确识别出了某型发动机飞行试验中多次转静碰摩故障。理论分析和飞行试验表明：机匣应变能够灵敏的拾取转静碰摩振动信号；双转子发动机发生转静碰摩时，振动频谱中会出现mΩH±nΩL高低压转频组合频率成分，可依据该组合频率来判断碰摩故障是否发生；振动频谱中出现mΩH±ΩL组合频率成分并不能定位高压转子发生碰摩，同理，振动频谱中出现ΩH±nΩL组合频率成分也不能定位低压转子发生碰摩。     

风车不平衡模拟带弹性机匣碰摩实验台的动力学特性

针对典型的民用大涵道比涡扇发动机风车不平衡振动问题,搭建了转子-轴承-弹性机匣系统风车不平衡模拟碰摩实验台,并应用Samcef/Rotor有限元软件建立了转子实验台的简化有限元模型,通过实验测试得到的临界转速验证了模型的有效性。在碰摩实验前,首先仿真分析了风车不平衡状态下不同的摩擦系数和碰摩刚度对转静碰摩系统的动力学响应的影响,为碰摩实验结果进行预估判断。分析结果表明:在低转速大不平衡量的风车不平衡模拟情况下,摩擦系数的变化会激发n X/2(n=1,5)的分频及2X、4X倍频的转频分量;碰摩刚度的变化会激发n X/2(1,5,7)的分频及2X、4X倍频的转频分量。     

风车不平衡模拟带弹性机匣的碰摩实验台的动力学特性研究

针对典型的民用大涵道比涡扇发动机风车不平衡振动问题,搭建了转子-轴承-弹性机匣系统风车不平衡模拟碰摩实验台,并应用Samcef/Rotor有限元软件建立了转子实验台的简化有限元模型,通过实验测试得到的临界转速验证了模型的有效性。在碰摩实验前,首先仿真分析了风车不平衡状态下不同的摩擦系数和碰摩刚度对转静碰摩系统的动力学响应的影响,为碰摩实验结果进行预估判断。分析结果表明:在低转速大不平衡量的风车不平衡模拟情况下,摩擦系数的变化会激发n X/2(n=1,5)的分频及2X、4X倍频的转频分量;碰摩刚度的变化会激发n X/2(1,5,7)的分频及2X、4X倍频的转频分量。     

激励频率影响下的碰摩Jeffcott转子的非线性动力学行为分析

机械设计中为提高旋转机械的输出功率,采用的重要措施之一就是缩小旋转机械转子与静子之间的间隙,从而导致转静子间的碰撞与摩擦的可能性增大。所以大型旋转机械中动静件间碰摩是机组运行中常见的故障,主要发生在机组动静叶片密封、转子轴封以及滑动轴承等处。如果碰摩现象经常发生,使转子或叶片长期受到冲击作用,就有可能导致叶片的断裂,甚至引发其他严重故障,造成重大经济损失甚至人员伤亡。因此,通过试验探究转子系统碰摩发生的振动特征,特别是早期碰摩特征,并设法检测这些特征,对于转子系统避免碰摩故障及急发性故障的发生以及机组的良好运行无疑具有现实的意义。     

汽轮机带冠叶片阻尼振动特性的有限元分析

根据汽轮机叶片外形特点,在3D建模软件Solidworks中建立Z型叶冠单叶、成组叶片及整圈叶片的实体模型,通过ALGOR软件的机械运动仿真(MES)功能,计算带冠叶片组在不同冠间间隙、不同激励频率和幅值下的碰摩减振规律特性,并对所得结果进行分析。结果表明:通过冠间相互碰摩可有效减小叶片振动,当冠间间隙介于0.2 mm到0.5 mm之间时,碰摩减振效果最好;外部激振力对旋转产生的动应力影响较小,在特定的间隙值下,随激振力的变化叶片应力峰值变化较小。这些结论对汽轮机末级叶片的设计有重要的指导意义。     

径向碰摩转子的拟周期运动研究

对具有质量偏心仅考虑径向碰摩力非线性的Jeffcott转子模型,研究了其通向混沌的路径.研究结果发现,发生碰摩故障的转子系统有一条通过拟周期分岔而到达混沌的路径,进一步的研究表明拟周期路径由具有不同频率的模式锁合和分离实现.结论有利于旋转机械故障的识别,同时也为转子系统振动状态的控制提供了一定的理论依据.图2,参6.     

转子碰摩系统实验研究

为了研究碰摩转子系统的非线性动力学行为,建立了转子碰摩故障试验系统,通过改变转速和偏心量,观察系统碰摩状况的变化情况,通过时域分析、频谱、轴心轨迹等工具分析系统发生碰摩后的响应.实验表明:系统发生碰摩后,会出现分频和高频成分,为诊断转子系统碰摩故障提供依据.     

机动飞行中转子轴承系统新型碰摩的动力学行为

采用考虑转静间隙变化和叶片数的新型碰摩模型,同时考虑转子在机动飞行条件下引起的机动载荷和滚动轴承非线性赫兹接触力,建立了转子-滚动轴承-碰摩耦合系统非线性动力学微分方程.利用数值方法分析了转速和机动载荷对系统动力学行为的影响.研究结果表明:机动飞行条件下碰摩转子系统亚谐波共振幅值增加;低速时,碰摩主要激发高频振动,高速时则激发低频振动;机动载荷增加使转子系统振动增大,从而引起转子与定子间的碰摩.     

转子系统动静件径向摩擦的振动特征

动静件碰摩是旋转机械中较常见且难以确诊的一类故障．本文分析了具有线性支承和非线性刚度转轴的Ｊｅｆｃｏｔ转子系统发生动静件径向接触摩擦时的振动特征,揭示了其多吸引子共存、拟周期振动、次谐波振动以及分叉等非线性动力行为,得出的结论有助于旋转机械摩擦类故障的准确诊断．图６、参９．     

离心压缩机碰摩振动分析及诊断

针对福建龙岩某厂离心压缩机工作中碰摩振动的实际故障,从产生的机理分析入手,总结了碰摩振动的现象、类型、特征和原因,认为发生碰摩时,振动波形和轴心轨迹不稳定,工频是主要成分,严重碰摩时,二、三次谐波幅值增加明显。分析了影响碰摩振动的因素,认为偏心距、转速、半径间隙、偏心量、静子径向刚度等对碰摩振动影响较大。在碰摩振动故障诊断方面提出用HHT诊断方法,可以在早期尽快、准确发现故障;在实际工作中,提出一些具体的改进对策,对减少碰摩故障的发生有指导意义。     

转子系统局部碰摩故障传递机制特性研究

旋转机械的高速化和高效化使系统转定子间的间隙越来越小,转子振动经常引发局部碰摩故障,进而使整个转子系统响应呈现非线性,影响系统的稳定运行,及时掌握碰摩转子系统的动力学特性为处理故障建立基础.以谐波平衡和有限元理论为基础,建立碰摩转子系统的有限元模型并利用系统振动响应各次谐波分量与频率响应矩阵之间的关系,提出转子系统局部碰摩故障传递机制,即系统某处发生故障后对其他位置产生的影响.通过数值仿真和实验验证了此机制的正确性.具有n个故障的转子系统,仅需要任意n+2个节点的响应就可以得到剩余所有节点的响应.对于不平衡、碰摩、不对中和裂纹等转子系统的常见故障,传递机制具有良好的适用性.     

非线性转子-机匣系统碰撞稳定性分析

转子与机匣的碰撞在一定条件下可能诱发转子失稳.以转子-机匣系统为研究对象,将转子和机匣视为弹性体并考虑了阻尼的效应,建立了非线性转子-机匣系统的碰磨模型和动力学方程.利用Lyapunov运动稳定性理论和Routh-Hurwitz稳定性准则分析了系统的碰撞和失稳条件,通过数值方法和Matlab程序得到了碰撞和失稳的临界转速以及系统参数对临界转速的影响.理论分析和实例计算表明,转子及机匣的刚度和阻尼对临界转速的影响较大,增大机匣刚度和转子的阻尼可以增大碰撞的临界转速,失稳发生在转速较高时,且失稳的临界转速比碰撞得临界转速高的多.具有重要的工程实用价值,为旋转机械的设计和参数优化提供了理论基础.     

碰摩转子系统的混沌特性

基于旋转机械故障诊断的需要，分析了一个由油膜轴承支承的转子系统在转子与定子碰摩时的振动特征，模型考虑了碰撞时定子的线性变形以及摩擦时的库仑摩擦。分析表明，系统除具有各种形式的周期和概周期振动以外，还具有丰富的混沌运动与分叉现象。碰摩转子系统所展示的混沌运动以及所具有的各种现象，作为这类系统的显著特征，可以用于诊断汽轮发电机组中经常发生的碰摩故障     

基于非线性支承的磁悬浮双转子系统碰摩特性研究

采用Lankarani-Nikravesh模型,建立了磁悬浮双转子系统的定点碰摩动力学模型,并将磁悬浮轴承的非线性支承力模型融入动力学模型中,研究了非线性支承下磁悬浮双转子系统定点碰摩特性和各参数对系统定点碰摩响应的影响.结果表明,磁悬浮轴承的非线性支承特性对双转子系统的碰摩特性会造成较大影响,且系统碰摩对外加负载更加...