基于有限元法的非线性转子系统动态特性

在分析离散模型的基础上,采用有限元法建立转子轴承系统的有限元模型,考虑了系统轴承的非线性因素,包括转子的剪切效应、惯量分布效应、横向扭转以及系统结构的几何参数等重要影响因素,使模型更为具体化.分别对转子轴承系统离散模型和有限元模型的非线性动力学行为进行比较分析,研究表明由于考虑影响因素的增加,两种模型的动力学特性有一定的差异,有限元模型在参数设计等方面具有优势;采用有限元模型研究得出的结果更为可信,为转子系统的非线性动态设计提供更为准确的验证和参考.     

轴承-转子系统中滚动球轴承的动力学相似设计

针对轴承-转子系统缩尺模型中轴承的动力学相似设计问题,基于量纲分析法和相似π定理,建立了轴承-转子系统中滚动球轴承模型的动力相似准则,获得了滚动球轴承模型与原型各动力参数的相似关系.在此基础上根据滚动球轴承刚度计算公式得出刚度与基本参数之间的相似关系,并进行了滚动球轴承接触变形和最小油膜厚度的数值验证.最后通过设计实例说明了所建立的相似关系在实际轴承-转子模型设计中的有效性和实用性.     

圆盘偏心量变化转子的非线性动力学行为

为了研究转子圆盘偏心量对转子系统动力学行为的影响,建立了滑动轴承-转子系统的动力学模型及相应的运动方程。运用改进的Wilson-θ法并结合Floquet分岔理论研究了转子系统的稳定性及分岔行为,数值结果揭示了系统具有周期、周期2、周期4、周期8和周期5等复杂的非线性动力学现象。从计算结果可以看出,转子圆盘处的偏心量对转子系统的非线性动力学行为有着较大的影响,选择合适的参数可以提高转子的稳定性。     

高速动静压轴承支承主轴系统动特性测试研究

以自行设计的高速主轴水润滑动静压轴承为基础,采用不平衡质量法识别出转子系统支撑轴承的动特性系数,通过轴承性能测试实验得到了供水压力、主轴转速等运行参数对轴承-转子系统动特性的影响.结果表明:轴承-转子系统动特性系数随系统供水压力和主轴工作转速的增加而增大;在供水压力较低时,工作转速对轴承动特性影响较小;当供水压力升高到一定程度时,工作转速对轴承的动特性产生较大影响,此项研究对轴承-转子系统结构参数的改进以及不同工况下最佳运行参数的确定具有一定的指导意义.     

机械密封对转子轴承系统动力学性能的影响

采用集总质量模型和传递矩阵法建立了考虑机械密封影响的转子轴承系统动力学方程,并采用广义逆迭代法求解出上述线性方程组的特征值.在考察系统的响应时,采用Gauss消元法计算不平衡激励下系统的强迫振动响应.结合某典型的八字形螺旋槽式液体机械密封的动特性参数计算结果,给出了机械密封对高速转子轴承系统动力学行为的影响,并同时分析了结构参数对系统动力学性能的影响,以及在不平衡激励下考虑机械密封系统时转子轴承系统的强迫振动响应.结果表明,机械密封的存在对高速转子轴承系统动力学行为有一定的影响.例如,对于柔性转子系统,考虑机械密封系统时可使系统的一阶阻尼临界转速提高60%～80%.     

高速喷漆涡轮系统动力学建模方法

提出了一种考虑支承子系统柔性的高速喷漆涡轮系统动力学建模方法,对机架子系统各转子系统分别建立解析模型,轴承耦合子系统简化为无质量弹簧,利用拉格朗日方程进行综合,得到整个系统的运动微分方程。然后进一步研究支承子系统结构参数对整个系统动态特性的影响规律。     

复合材料薄壁轴转子系统动力学特性的有限元分析

采用有限元软件ANSYS建立了复合材料薄壁轴的有限元模型,通过模态分析得到系统的固有频率和临界转速,将结果与相关文献的结果进行比较,说明了模型的正确性。然后建立了包含轴承、转盘在内的复合材料薄壁轴转子系统的有限元模型,研究了转子系统的动力学特性。讨论了复合材料铺层角度、铺层顺序、长径比、轴承刚度和转盘安装位置等因素对转子系统固有频率和临界转速的影响,随后分析了转盘质量、转盘安装位置、轴承刚度和轴承阻尼对转子系统不平衡响应的影响。该分析方法为复合材料薄壁轴转子系统的动力学研究与设计,提供一种可供选择的分析方法。     

紊流滑动轴承-转子系统的稳定性

在轴承-转子系统中,由于转子尺寸的不断增大和线速度的不断提高,使得大部分轴承在紊流工况下运行。为分析轴承-转子动力学的稳定性,本文采用无限长滑动轴承模型假设,结合Sommerfeld变换,获得了紊流工况下非线性油膜力,建立了紊流滑动轴承支承的转子系统的动力学模型,运用Routh-Hurwitz判据分析了轴承-转子系统的稳定性,研究了紊流效应对紊流滑动轴承的刚度系数、阻尼系数、转子临界转速和在临界转速下转速频率比的影响。     

考虑轴承刚度的转子系统动力学相似模型设计

针对轴承-转子系统的动力学相似实验模型的设计问题,提出一种使实验模型与原型固有特性一致的缩尺几何畸变模型设计方法,并进行了实验验证.首先,采用积分模拟法导出转子系统的动力学相似关系,根据量纲分析理论建立了轴承支撑刚度的相似关系.基于此设计了满足固有频率特性与原型相同的相似模型,并对相似模型同原型进行ANSYS仿真对比分析.为进一步验证所提出的设计方法的正确性和有效性进行了实验,验证了所提出的动力学相似设计方法的正确性.     

滑动轴承椭圆度对转子加速过程振动响应的影响

针对传统固定瓦轴承无法根据实际工况调节轴承参数的问题,提出了一种椭圆度可调滑动轴承结构。该轴承结构基于机械传动原理,将主动控制应用于流体轴承,可以在不同转速下,根据转子实际的振动情况调节轴承椭圆度,通过改变油膜厚度来抑制转子的振动,使转子加速过程中的振动幅值始终保持在安全范围内。通过有限元法建立了转子轴承系统模型,用于计算转子加速过程的动力学响应,并通过改变该椭圆度可调滑动轴承的油膜间隙,分析了椭圆度对转子加速过程振动响应的影响。研究发现:经过临界转速区域时,转子属性表现为柔性转子系统,这时通过减小椭圆度、增大油膜间隙能有效抑制转子的振动;远离临界转速区域时,转子属性表现为刚性转子系统,这时通过增大椭圆度来减小油膜间隙也能有效地抑制转子的振动。     

异步电动机自适应非线性解耦控制

针对转子电阻变化和负载转矩扰动会破坏异步电动机非线性解耦控制系统的解耦性 ,使动态性能降低这一问题 ,采用降维转矩观测器和自适应转子电阻估计器分别对负载转矩和转子电阻进行观测和估计 ,实时地对非线性状态反馈解耦控制律进行调整 ,实现异步电动机系统的动态精确解耦 ,提高了系统鲁棒性 ,改善了系统动态性能     

不同润滑油黏度对碰摩转子-轴承系统动力学行为的影响

在考虑非线性油膜力的基础上,建立了具有碰摩故障的转子 轴承系统的动力学模型·用Runge Kutta法详细分析了该转子 轴承系统的碰摩故障特性,发现了由倍周期分岔进入混沌运动、阵发混沌等多种进入混沌运动的道路.并深入研究了改变轴承润滑油黏度对具有碰摩故障的转子 轴承系统的动力学行为的影响,发现随着轴承润滑油黏度的降低,转子响应在二倍临界角速度以上的混沌区域扩大了,但是润滑油黏度的降低对转子系统在亚临界区域的运动状态影响不大·该结果为碰摩转子 轴承系统的安全运行和故障诊断提供了依据和参考·     

滑动支座竖向动反力对桥梁结构动力性能的影响

针对滑动摩擦支座的特点建立了可以考虑支座向动反力对摩擦力影响的双向滑动支座模型，应用所建立的支座模型，通过算例对竖向动反力对支座滑动性能的影响进行了探讨，结果表明，竖向动反力对于桥梁结构地震反应有较大的影响，应在计算中考虑。     

Nonlinear Analyses of the Dynamic Properties of Hydrostatic Bearing Systems

Nonlinear analyses of hydrostatic bearing systems are necessary to adequately model the fluid-solid interaction. The dynamic properties of linear and nonlinear analytical models of hydrostatic bearings are compared in this paper. The analyses were based on the determination of the aperiodic border of transient processes with external step loads. The results show that the dynamic properties can be most effectivelyimproved by increasing the hydrostatic bearing crosspiece width and additional pocket volume in a bearing can extend the load range for which the transient process is aperiodic, but an additional restrictor and capacitor (RC) chain must be introduced for increasing damping. The nonlinear analyses can also be used to predict typical design parameters for a hydrostatic bearing.     

活塞式压缩机弹性曲轴——滚动轴承系统动力学分析

以某W型活塞式压缩机的曲轴-滚动轴承系统为研究对象,利用动力学仿真软件ADAMS,研究了额定工况作用下弹性曲轴一滚动轴承系统的动力学行为。首先,在有限元软件ANSYS中建立弹性曲轴的有限元模型。其次,利用Hertz公式和超静定问题的解法（力法）推导出滚动轴承受力与变形关系的计算公式并得到数值解。最后,在ADAMS软件中建立弹性曲轴-滚动轴承系统动力学仿真模型,仿真求解并得到相应的动力学响应。所得到的计算结果对进一步了解压缩机动力学性能和主轴承设计有指导作用。     

车-桥耦合作用下曲线钢混组合梁桥支座动态行为分析

针对曲线钢混组合连续梁桥在车辆动载作用下的支座动态响应问题,分别构建考虑桥面横向超高和纵向高程变化的桥梁精细化有限元模型和基于实际重载车辆多刚体实车模型,采用基于弹性地基梁理论的Fiala轮胎模拟胎-路接触关系,从而建立车-曲线桥动力学耦合模型,探究车速、偏载与路面不平顺对支座响应的影响。研究结果表明：车辆行驶在支座附近,径向反力与竖向反力较大,车辆行驶在跨中,切向反力较大;三种支座反力的最大值均随车速提高而增大,对径向反力和切向反力影响较大,对竖向反力的影响体现在内侧的支座反力降低而外侧支座反力增大;三种支座动反力随路面不平顺增大而增大,路面不平顺激励对径向反力与竖向反力影响较大,对切向反力影响较小;行车偏载对径向、切向反力影响很小,而对支座间竖向反力的分配影响较大。     

含间隙涡旋压缩机转子系统刚柔耦合模型仿真分析

为了提高涡旋压缩机转子系统的精度与可靠性,通过ADAMS和ANSYS建立了含运动副间隙涡旋压缩机转子多刚体及刚柔耦合模型,对动涡盘倾覆下驱动轴承柔性和运动副间隙对转子系统动力学性能的影响进行仿真分析,在此基础上对轴承偏磨区域进行了有限元分析.分析结果表明:运动副间隙下轴承柔性对轴承的位移和速度影响较小,对轴承加速度和碰撞力影响较大;加速度最大值约为多刚性体模型的13.34倍,碰撞力最大值增加2.9倍;排气角后31.29°范围轴承发生偏磨,在滚针的2/7处出现最大应力.仿真结果为涡旋压缩机的设计和动力学行为预测提供分析方法和理论指导.     

滚动轴承系统摩擦振动的非线性研究

针对滚动轴承摩擦振动系统,建立了在非线性摩擦力作用下的耦合动力学方程,并运用Runge-Kutta-Felhberg算法进行求解,着重分析了摩擦润滑和结构参数对滚动轴承系统运动特性的影响.研究表明,非线性摩擦力对滚动轴承的周期运动有明显的抑制作用,可以通过调整摩擦润滑主要参数来改善系统的动态稳定性,为滚动轴承的理论设计...     

有多重虚约束的内平动齿轮传动机构力学分析

建立具有多重虚约束的内平动齿轮传动机构的力学模型. 通过计入各运动副处的接触变形,建立变形协调方程,结合各构件的力学分析,得到其力学模型. 结合具体实例,得到了高速级齿轮的啮合力变化情况,给出了曲柄转矩、平动齿轮轴承力及方位角、支撑轴承力及方位角随曲柄转角变化的规律,分析了设计参数对平动齿轮轴承载荷的影响,给出了两相平动齿轮与内齿轮啮合力的变化规律. 实例分析结果表明,较大的尺寸系数及较小的啮合角对提高轴承的寿命十分有利.     

箱体结构对减速器振动噪声的影响仿真研究

以单级人字齿轮减速器为研究对象,综合考虑齿轮传动过程中的误差激励、啮合刚度激励建立动力学模型。通过傅里叶级数法求解,得到了轴承动载荷时域历程与频谱。以轴承动载荷为激励,采用FEM/BEM方法计算了减速器辐射噪声,得到齿轮箱声场各场点的噪声谱。通过对箱体结构进行适当改进,计算了不同箱体结构下的辐射噪声。研究并讨论了箱体结构对辐射噪声的影响,得到了肋板对箱体辐射噪声的影响规律,为减速器的减振降噪设计提供了理论依据。