基于ISFD弹性阻尼支撑的齿轮轴系减振实验研究

为了对齿轮轴系进行减振降噪,提出了一种新型integral squeeze film damper（ISFD）弹性阻尼支撑结构。设计并加工了4套实验用ISFD弹性阻尼支撑结构,搭建了开式一级直齿轮实验台,并通过对比主、从动轴分别安装刚性支撑、弹性支撑及弹性阻尼支撑后轴系的振动幅值,来验证其减振降噪效果。实验结果表明,该ISFD弹性阻尼支撑结构能够较好地改善齿轮啮合的冲击振动,并对齿轮啮合传动中大部分频率成分的振动都有良好的减振效果,平均降幅达50%以上,并且减振频带宽。     

新型组合支承的Jeffcott转子的动力特性分析

应用SAMCEF软件对金属橡胶与圆锥动静压滑动轴承组合支承的Jeffcott转子进行有限元分析,得到转子一阶与二阶的临界转速和模态振型,并设计了金属橡胶与圆锥动静压滑动轴承高速转子系统。实验结果表明:临界转速实测值与理论分析值的差值小于2%,验证了理论分析的正确性;金属橡胶弹性阻尼支承相对刚性支承振动峰值下降了20.3%,表明新型金属橡胶组合支承具有良好的阻尼减振性能。     

弹性支承滑动轴承系统的稳定性理论研究（Ⅰ）———非线性失稳振动的计算与分析

研究了弹性支承滑动轴承系统的油膜稳定性理论。在建立包含支承阻尼和转子外阻尼在内的弹性支承滑动轴承系统模型的基础上，用非线性方法计算了该系统的油膜失稳振动，讨论了缩小失稳区的方法和具体措施。结果证明，该系统的失稳区宽度和幅度都是有限的；采用较低的无量纲综合系数和适当的无量纲支承阻尼系数和／或较大的无量纲转子外阻尼系数可以缩小失稳区；合理的支承参数将使失稳振动的幅频曲线变为形态上好象共振曲线一样，这样转子将能迅速地越过失稳区。     

转子系统不对中-碰摩耦合故障的动力学特性

针对由于轴承不对中而引起不对中-碰摩耦合故障的转子-轴承系统,建立了双盘不对中-碰摩耦合故障转子系统力学模型和有限元模型.基于非线性有限元方法,使用等效不对中力矩及接触理论研究了不同转速对系统动力学特性的影响.研究结果表明,不对中-碰摩耦合故障常常以碰摩故障特征为主,并且二倍频出现较早及其峰值会急速增大.进一步运用小波基函数对故障信号进行等宽频带的划分,通过对故障转子系统频域响应中二倍频峰值变化趋势的分析研究发现,可将二倍频比例值作为含有不对中故障转子系统故障严重程度的一个判断依据.     

透平机械转子系统不对中故障定量诊断监测方法研究

针对透平机械转子系统不对中故障程度难以定量诊断的问题,提出一种基于转子的状态监测数据建立转子平行不对中量与节点振动通频幅值的关系曲线来定量诊断转子平行不对中故障的方法。对平行不对中状态下的转子进行受力分析得到转子不对中激励力,通过建立的转子试验台有限元数值分析模型计算得到不同不对中激励力下的转子节点振动通频幅值,进而通过分析转子节点振动通频幅值与不对中量的对应关系曲线及转子运行正常数据对关系曲线进行修正;根据监测得到的转子节点振动通频幅值反推出转子平行不对中量,达到对平行不对中故障定量诊断的目的。最后试验验证了定量诊断方法的可行性。     

固定式刚性联轴器不对中弯扭耦合振动特性

以水轮发电机组固定式刚性联轴器平行不对中故障为研究对象,从动力学角度推导不对中机理,建立平行不对中弯扭耦合振动微分方程.基于该微分方程,理论上分析了弯振、扭振之间的相互影响;从转速、质量偏心、不对中量和阻尼系数等几方面进行弯扭耦合振动数值仿真.仿真计算表明:弯振与扭振通过固结于转子的偏心质量相互耦合;弯振主要包含工频成分,不对中越严重,工频所占比例越大.扭振包括极大的直流分量和少量倍频成分,过大的直流分量对机组安全不利.     

弹性支承器振动应力监测与高速转子系统故障诊断

对中小型航空发动机弹性支承器振动应力测试方法进行研究,介绍了一种在转子弹性支承器弹条上粘贴应变计来获取转子工作时的振动应力的方法.该方法通过对弹性支承器振动应力信号进行监测分析,成功诊断出多种典型转子系统故障,说明应用弹性支承器振动应力可以进行中小型航空发动机高速转子系统的故障诊断.     

固体材料外弹性阻尼支承的设计与实验研究

本文提出了一种用于高速旋转机械的新型固体材料外弹性阻尼支承(简称固体阻尼器)的设计方法,并通过挠性转子与带有这种阻尼器的流体动压滑动轴承结合的运行实验,介绍了转子-轴承系统的振动测试和分析方法。此种固体阻尼器的性能可在一定范围内选择,以便提供使转子振动得以控制所必须的阻尼。它的使用能够明显提高系统的动态稳定性。     

纺织机械变质量转子在不同支承下非线性自由振动研究

本文研究了具有定常转速的纺织机械变质量转子在不同支承下的非线性自由振动问题。该转子由一根无质量转轴和一个变质量圆盘组成。分别用多尺度方法和 Runge-Kutta 方法求出了转子自由振动的解析解和数值解。对支承有阻尼和无阻尼两种情况作了比较。研究结果表明:1.增质量转子的无阻尼自由振动的振幅随时间的增加而增大;2.减质量转子的无阻尼自由振动的振幅随时间的增加而减小;3.无阻尼增质量转子的静平衡点是不稳定的;4.滑动轴承对变质量转子的自由振动振幅有明显的抑制作用,其阻尼有助于转子的稳定。     

多层弹性支承箔片动压气体径向轴承稳定性的实验研究

为了保证轴承支承高速转子的稳定运行,提出了一种具有多层弹性支承结构的新型箔片动压气体轴承。该轴承采用两层或多层具有鼓泡状凸起阵列的金属箔片作为弹性支承结构,通过调整鼓泡阵列的周向和轴向截距或调整上下层弹性箔片布置,可以实现轴承支承刚度特性和阻尼特性的调节。在直径为25mm主轴的高速(10万r/min)透平膨胀机上,实验研究了这种箔片轴承支承高速转子的运转特性,详细分析了3种典型排列方式下转速与压力的关系,以及高速转子升速及降速特性。结果表明:采用不同的多层结构排列方式,可以有效调整和改善弹性箔片轴承支承高速透平转子的刚度和阻尼特性,抑制高速转子的不稳定涡动;多层弹性箔片轴承能够产生多重刚度及多重阻尼,从而改进了传统箔片轴承刚度和阻尼的影响,改善了弹性箔片动压气体轴承的稳定性和可靠性。     

Research on suppress vibration of rotor misalignment with shear viscous damper

A new type of shear viscous damper for rotating machinery is designed.The new damper with good stability and reliability can inhibit all kinds of frequency multiplication vibration caused by misalignment in the condition of non-stop machine.It analyzes and discusses the use of the shear viscous damper for misalignment vibration response inhibition with a finite element method,and experiments are extensively carried out with a laboratory test rig.Both the simulation and experimental results basically agree well in that,the damper can effectively control the misalignment vibration of the rotor system and improves the stability of the entire rotor system.Experimental results show the amplitude of one time running speed component decreases by 30%,and the two time running speed vibration has been basically eliminated.     

二叉树支持向量机的旋转机械故障诊断

针对SVM二叉树多类分类优先级的确定问题,通过旋转机械故障实验平台和数据采集系统,采集旋转机械故障实验台转子正常、转子不平衡、转子不对中、转子轴承内圈裂缝、转子轴承外圈裂缝5种工况下的振动信号,进行零均值化处理;选择信号的主要频段进行信号重组,提取其时域无量纲特征值,利用并联式SVM的正检率大小确定SVM二叉树多类分类的优先级,进行故障类型的识别。通过实验,实现了训练样本的完全可分,说明此种方法的有效性。     

旋转机械常见故障的振动三维谱特征及其识别

变速过程中振动特征的提取及其识别对于旋转机械故障诊断是极其重要的，本文通过对发电设备旋转机械中常见的不对中、轴裂纹、动静件碰摩、基础部件松动故障的运动微分方程及三维谱图的分析，讨论了变速过程中系统振动所包含的故障信息。分析表明这几类带有故障的转子系统都是非线性振动系统，振动三维谱图中含有丰富的高次谐波分量，可以用对三维谱图进行扫描的方法来发现故障信息。三维谱图可以丰富旋转机械故障诊断系统知识库中的振动特征信息，对于更准确地诊断发电设备中的故障具有重要的意义     

增程器轴系不对中故障动力学响应特性分析

通过分析增程器轴系在不对中故障时的运动状态与受力情况,建立增程器轴系的动力学模型,并利用多体动力学软件对增程器轴系平行不对中、偏角不对中、综合不对中三种类型的故障进行仿真,分析不同类型不对中故障产生的动力学响应特性。结果表明,系统振动频谱中1谐次和2谐次的幅值可作为增程器轴系不对中故障诊断特征参数,平行不对中导致2谐次的幅值大幅增长,偏角不对中使1谐次幅值变化明显;增程器轴系左右两侧在2谐次下的振动相位差可进一步对不对中故障类型进行辨识,其中平行不对中故障时轴系两侧振动相位差接近0°,偏角不对中故障时轴系两侧振动相位差接近180°,综合不对中故障时轴系两侧振动相位差远大于180°。     

Dynamic Response during the Online Compensation of Misalignment Based on Auxiliary Electromagnetic Support

A new support structure, named auxiliary electromagnetic support, is introduced to adjust the position of rotor shaft online. The auxiliary electromagnetic support consists of sliding bearing, iron core, radial spring, pedestal and electromagnet that could adjust the rotor position. In a rotor system adopting two auxiliary electromagnetic supports, the online compensation of misalignment was achieved without stopping work. Using the proposed auxiliary electromagnetic support, the analytical solution of dynamic response was obtained by analyzing a simulated single-degree-of-freedom（SDOF） system. And the dynamic response of the multi-degrees-of-freedom（MDOF） system in the experiment is acquired using Newmark variable step-size integration method. Further the new design is tested in a symmetrical single-disk rotor-bearing system. With both the theory analysis and the experimental results, some conclusions are obtained about the relationship between the vibration and the system damping which are related to system stability.     

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.