涡轮泵转子-石墨密封系统的振动特性

针对液体火箭发动机涡轮泵中转子-石墨接触式密封系统的接触摩擦问题,建立了涡轮泵转子-石墨密封系统的弯扭耦合动力学方程.采用Runge-Kutta法得到不平衡力激励下的振动响应,并分析了压紧力对转子振动响应的影响.响应频谱分析结果表明,在石墨密封的作用下,即使转子偏心量较小,转子振动也会出现组合频率振动和零频振动等典型弯扭耦合振动现象.随着压紧力的增大,转子振动谱图中出现连续谱及零频振动,在整个频域范围内转子出现组合共振.转速的升高和压紧力的增大都会导致转子振动趋于低频振动.研究结果表明,石墨密封摩擦作用增强了转子弯曲和扭转振动的耦合,并可能引发转子系统失稳.     

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.     

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。     

一种用于离心压缩机转子稳定性控制的电磁阻尼器设计及应用

为提升转子稳定性,解决流程工业对高参数(高流量、高压比)压缩机的需求,针对密封力会降低系统稳定性的情况,在转子的解析模型中引入交叉刚度项,进行了转子失稳的理论分析,并指出了其失稳的机理和抑制失稳的方法;基于抑制失稳的机理,设计了反向交叉刚度控制和主动阻尼控制两种控制策略。设计了用于控制的电磁阻尼器,理论预测并实验标定了其电磁力性能参数。搭建了柔性转子稳定性控制的实验台,模拟制造干扰的交叉刚度力使得转子出现低频并进入濒临失稳状态;采用反向交叉刚度和主动阻尼的控制策略进行了稳定性控制实验,结果表明两种方法均能有效消除转子失稳时的分频振动响应。     

Jeffcott转子-环流耦合系统动力学建模及分析

基于湍流整体流动理论和摄动分析,建立了Jeffcott转子-环流耦合系统的动力学模型,并以大型屏蔽电机泵转子系统为例,采用复模态分析方法分析了转速、转子偏心和定、转子壁面摩擦效应对转子-环流耦合系统动力学特性的影响.结果表明：环流将导致转子的固有频率大幅下降,并产生模态分叉和跳变;转子偏心将导致转子失稳并使其失稳转速下降;定、转子壁面的摩擦效应能够显著提高转子的失稳转速.
     

碰摩转子轴承系统的非线性动力响应行为

根据碰摩转子轴承系统的非线性动力学方程,利用求解非线性动力系统周期解的延拓打靶算法,研究了转子偏心、碰摩间隙等参数对系统动力学行为的影响,发现当转子的偏心量较小时,系统同频周期运动以Hopf分岔形式失稳,而偏心量较大时以倍周期分岔形式失稳·系统转定子的碰摩影响了油膜涡动的产生,使系统周期运动的失稳转速提高·为转子轴承系统故障诊断、振动控制及稳定运行提供了理论参考·     

转子测量面形状误差对振动测量的影响

为了有效地识别振动信号中存在的虚假信号,采用全息谱方法对具有时间延迟和相位延迟的理想测量面和典型测量面形状误差转子的振动信号进行了理论分析和试验研究.同时,分析并讨论了两种情况下测量面形状误差引起的虚假振动信号对实际振动信号的影响,总结了两种情形下的振动和全息谱特征,得到了具有测量面形状误差的转子振动信号特征.通过试验和现场数据验证结果,与理论分析结果一致,从而为现场转子测量面形状误差的诊断提供了新的识别理论和方法.     

20万千瓦汽轮发电机组转子轴承系统稳定性研究

在已知滑动轴承动力特性的8个系数的基础上,通过计算来预报转子轴承系统失稳转速及稳定裕度.从理论上比较了用不同沟槽结构参数的椭圆轴承支承的转子轴承系统的阻尼变化趋势,定量地判断了系统的失稳转速,并研制了计算程序,对20万千瓦汽轮发电机组转子轴承系统稳定性进行了理论分析和计算.     

油膜失稳引起的轴承碰摩故障研究

为了研究油膜失稳和转子-轴承碰摩两种单一故障相互作用形成的耦合故障,利用转子实验台模拟油膜失稳引起的轴承碰摩故障,采集发生此故障时转子系统升降速过程的振动信号.利用三维谱振图、重排小波尺度图、频谱图和轴心轨迹图对竖直方向振动信号进行分析,结果表明:重排小波尺度图可以很好地提取轴承碰摩时的时间和频率信息.当转子系统发生二者耦合故障时,油膜失稳占主导地位,油膜失稳引起的碰摩会产生转频和涡动频率的组合频率成分.此外,由于不可公约的组合频率出现,轴心轨迹变得混乱不规则.     

高速大功率车用永磁同步电机电磁诱发转子横向振动特性

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.     

变刚度转子的参数振动分析

大型电机转子由于构造需要而引起弯曲刚度周期性的变化，从而产生失稳和倍频振动，本文6用福洛开理论和多尺度方法，分别研究了其稳定域范围和引起倍频振动的各种因素。     

转子系统碰摩故障的实验研究

为了研究碰摩转子的非线性动力学行为,建立了多圆盘碰摩转子系统的实验台,并且设计了一种可以模拟整周碰摩的机构。观察碰摩转子在不同条件下的振动情况,同时利用波形图、频谱图、轴心轨迹图和Poincare图等工具分析了系统在碰摩发生后的非线性响应和分岔特性,并通过改变转速来研究转子系统的碰摩发展变化。结果表明:当转子发生碰摩时,系统会激发出高倍频和分数倍频,在系统发生严重碰摩时还会出现混沌现象。     

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。     

油膜轴承转子系统振动主动控制对策

~~ 解H优化问题是十分繁复的,人工求解几乎不可能,只可能利用计算机求解。求解黎卡提方程的方法已被开发成MATLAB中的鲁棒控制工具包,很方便进行计算机辅助设计。 油膜轴承转子系统振动主动控制对策@梁智权$四川轻化工学院机电工程系!四川自贡643033 @郭春华$四川轻化工学院机电工程系!四川自贡643033~~~~[1]FrancisB A.A course inH∞ control theory[M].Springer-VerlagBerlin,1987. [2]AbduljabbarZ,ElMandanyM M,Al-BahkaliE.On the vibration and a flexible rotor mounted on fluid film bearings[J].Computer&S…     

下支承摩擦副相对滑动的垂直转子的动力行为

实际运行中垂直转子系统的下支承摩擦副之间存在相对滑动。为了了解这种相对滑动对转子系统动力行为的影响,建立了垂直转子动力学模型,并通过数值计算模拟了转子在稳态和非稳态时的振动特征。测量实际运行时垂直转子的振动特征,测量结果与理论分析结果吻合较好。这表明建立的动力学模型和采用的数值方法是有效的。分析结果表明:当摩擦力或油膜刚度增加时,系统的抗干扰能力随之提高;转速的升高使系统抗干扰能力减弱;摩擦力增加使系统低频进动频率升高;油膜刚度增加使系统低频进动频率降低。     

稳态温度场对转子系统振动特性的影响

热弯曲是工程实际中常见的转子故障.采用有限元法,利用热-结构-动力学耦合理论,探讨了稳态温度场对某汽轮机转子系统的振动特性的影响.对比研究了不平衡响应、热弯曲响应以及不平衡和热弯曲耦合响应,讨论了稳态温度场、转子系统的工作转速等因素对转子-轴承系统热振动特性的影响,找出了影响其热振动特性的敏感参数.结果表明,由于热弯曲的产生,转子系统的刚度重新分布,导致了其热振动的一阶临界转速显著降低,同时改变了振动的平衡位置,使转子系统围绕新的平衡位置做周期性运动.计算结果为转子-轴承系统的设计和热弯曲故障诊断提供了理论依据.     

鼠笼式调谐质量阻尼器用于转子振动控制的研究

基于鼠笼良好的环向对称性及结构紧凑等特点,提出了一种用于转子系统振动控制的新型鼠笼式调谐质量阻尼器(TMD)。通过有限元计算设计了这种质量阻尼器的结构,以转子一阶临界转速下的频率为目标频率进行振动控制,对TMD的质量、笼条数量、笼条直径、笼条长度等参数进行了设计;之后对所选取的3种TMD结构进行了模态分析,并通过转子动力学仿真,模拟了这3种结构的减振性能;最后搭建了转子实验台,验证了所设计的鼠笼式调谐质量阻尼器能够有效控制转子系统过临界时的不平衡响应,降振幅度达到34.6%。     

转子系统常开裂纹故障信息提取方法的研究

针对由于横向常开裂纹引起的裂纹故障转子系统,根据Paris理论,运用由应力强度因子及应变能密度函数推导得到的裂纹柔度系数矩阵,建立了裂纹转子系统动力学模型.由于含有横向裂纹故障的转子系统的刚度矩阵会发生相应变化,因此,在已知柔度系数矩阵的基础上,通过对比无故障转子系统与裂纹转子系统的动力学方程,可以推导出裂纹转子系统的剩余量动力学方程.分析裂纹所在轴段两端的受力情况,结合剩余量动力学方程,从振动信号中提取出常开裂纹发生的位置及裂纹深度信息.结果表明,本文运用的常开裂纹信息提取方法理论上只需要采集两个不同转速下,三个节点的振动信号进行诊断分析,简便可行,并可为转子系统、悬臂梁、桁架结构等常开裂纹故障诊断提供一定的理论依据.