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.     

大自由度的转子－滑动轴承系统非线性动力学分析（Ⅱ）

本文以作者提出的关于大自由度的转子－轴承－基础系统的非线性动力学计算方法，详细地考察了转子轴承系统非线性的稳定性问题．其中主要包括：不平衡质量大小和分布对转子轴承系统稳定性的影响；某些转子轴承系统，当其转速高于线性失稳转速时，转子轴心可涡动于一个小的轨迹而不发散的现象之原因的探索；多跨转子轴承系统在不同类别大激励下的动力性态研究等．仿真计算的结果与对比性的实验结果较为吻合     

大自由度的转子—滑动轴承系统非线性动力学分析（Ⅱ）

本文以作者提出的关于大自由度的转子－轴承－基础系统的非线性动力学计算方法，详细地考察了转子轴承系统百性的稳定性问题，其中主要包括：不平衡质量大小和分布对转子轴承系统稳定性的影响；某些转子轴承系统，当其转速高于失稳转速时，转子轴心可涡动于一个小的轨迹而不发散的现象之之原因的探索；多跨转子轴承系统在不同类别大激励下的动力性态研究等，仿真计算的结果与对比性的实验结果较为吻合。     

火箭发动机液氢涡轮泵转子-密封系统的非线性动力稳定性

研究了不平衡激励下密封对火箭发动机液氢涡轮泵转子系统非线性动力稳定性的影响；采用Muszynska模型描述密封流体激振力，根据Timoshenko梁-轴有限元模型离散化转轴，建立了实际液氢涡轮泵转子-密封系统的非线性有限元模型；结合Floquet理论和打靶法，分析了该不平衡系统的动力稳定性和非线性行为。研究表明：密封诱发的次同步进动造成的系统失稳破坏首先发生在涡轮端轴承；轴承阻尼、密封轴向雷诺数和密封长度对系统临界失稳转速有显著影响，随着轴承阻尼和密封轴向雷诺数的增大，系统临界失稳转速增加，随着密封长度的增加，临界失稳转速逐渐变小。     

不平衡磁拉力对碰摩转子-轴承系统的影响

针对转子-轴承系统当同时存在动偏心和静偏心时,不平衡磁拉力引起的系统振动问题,从气隙磁场能出发,推导了同时考虑两种气隙偏心时的不平衡磁拉力表达式,并将其表示为电磁刚度的形式.通过拉格朗日方程,建立了不平衡磁拉力作用下碰摩转子-轴承系统的非线性动力学方程,利用四阶龙格-库塔法求解系统微分方程并得到转子的分岔图和频谱瀑布图等,分析了电磁刚度、系统转速、初始间隙和静偏心对转子-轴承系统振动特性的影响.研究结果表明:电磁刚度的存在使碰摩现象和油膜涡动发生延迟,有利于系统在中低转速区域的安全稳定运行;在初始间隙和静偏心的变化过程中,系统会出现拟周期运动与倍周期运动交替出现的规律,且静偏心越大,系统振幅越大.     

巨型臂式离心机的试验不平衡量识别方法与试验

针对滑动轴承转子系统非线性动力学特性强,传统不平衡量识别方法应用于采用液压滑动轴承的巨型臂式离心机不平衡量监测时局限性较大的问题,提出一种基于径向轴承反力实时识别巨型臂式离心机试验不平衡量的方法.首先,根据臂式离心机的结构特点与其不平衡量的组成,通过受力分析获得径向轴承反力与试验不平衡量之间的关系;其次,对轴承刚度变化对径向轴承反力的影响规律进行分析,结果表明轴承荷载分担比受轴承刚度非线性影响较小,理论上证明了基于径向轴承反力识别试验不平衡量的可行性;最后,通过台架试验对识别方法进行了初步验证.试验结果表明,该方法受系统非线性特性影响小,在工作转速范围内能够有效识别试验不平衡量.     

轴承滚子加工精度对高速电主轴动力学性能的影响

以高速电主轴为研究对象,建立了能够在考虑滚子加工精度的情况下计算电主轴支承轴承每一个滚子受力和轴承刚度的计算模型和转子的动力学模型。结合具体算例研究了滚子加工精度对轴承轴心轨迹、转子临界转速、前三阶振型及不平衡响应的影响,同时研究了径向载荷对高速电主轴不平衡响应的影响。数值计算结果表明,当滚子的加工精度在理想状态时,轴承轴心运动轨迹为一个椭圆,随着滚子加工精度的降低,轴承轴心运动轨迹不再是一个椭圆。当滚动体加工精度和轴向载荷不变时,径向载荷越大,轴端的不平衡响应振幅越大。随着滚动体加工精度的降低,转子的临界转速减小,前三阶振型基本不变。当转子角速度相同时,加工精度越低,转子不平衡响应振幅越大;当加工精度不变时,随着转子角速度的增大,转子不平衡响应振幅越大。     

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·     

转子涡动对涡轮叶片非接触式应力测量精度的影响研究

利用叶尖计时（BTT）技术进行涡轮叶片健康监测时，为了获得叶片的真实应力状态和保证测量的高精度要求，本文考虑了转子涡动对叶片非接触式应力测量（NSMS）精度的影响。首先推导了考虑转子涡动的叶片振动提取算法;并通过建立叶片振动有限元模型，模拟了转子不平衡作用下叶片-转子系统的动力学性能。通过对比考虑涡动和不考虑涡动两种算法提取的叶片振动，得到：不考虑转子涡动时，叶尖振动位移幅值为10μm，速度幅值为1.5 m/s考虑涡动时，叶尖振动位移幅值为6μm，速度幅值为1 m/s。结果表明：不考虑转子涡动时，得到的叶尖振动将会偏大，进而使得计算应力大于实际值，不能表达叶片运转过程中的真实应力状态。本文的研究可为提高涡轮叶片NSMS精度提供依据。     

柔性转子动平衡条件及实现方法

为解决高速旋转柔性转子的动不平衡缺陷,运用平衡的力学原理,得到柔性转子动平衡条件及实现柔性转子的动平衡方法.研究表明:一根理想平衡的柔性转子,高速旋转时不仅作用在轴承上的动载荷为零,而且转子本身的动挠曲变形也为零.转子的n阶振型分量在其共振时表现最激烈,对其进行动平衡校正时,转速应尽量靠近该阶共振转速.     

利用静压气体轴承进行特殊结构超导转子的静平衡检测

文中介绍的超导转子为不完整球形的空心薄壁转子,针对该特殊结构的转子,利用气浮法进行静平衡测量,对现有的气浮测量装置进行改进,设计了一套静平衡检测的工装以及检测方法. 该方法采用两个不同质量的工装与超导转子进行装配,使用静压气体轴承进行气浮,采用三点拾取法,通过高精度电涡流传感器测量不平衡方位的偏角,根据不平衡计算公式,得出转子不平衡量的大小和方位.      

永磁磁浮叶轮在血泵内的偏心距测量及分析

为了消除叶轮血泵内的机械磨损、延长血泵的使用寿命，采用了永磁磁浮技术，并利用自制测试系统测量永磁磁浮叶轮在血泵内的位置，数据处理结果表明，血泵流量及转速达到一定值后叶轮便能实现悬浮，而且转速越高、流量越大、气隙越小血泵越稳定，即旋转叶轮的偏心距及振幅越小．此外，还证实两种常用的永磁轴承比作者研制的永磁轴承稳定性差．     

一般速度条件下球轴承工作特性分析

速度通过惯性力作用于轴承,对其内部工作特性影响很大.高速时滚动体与内外圈接触角不再相等,内圈接触角大于外圈接触角.接触载荷的变化情况与接触角变化不同,在一定的转速条件下,外圈接触载荷大于内圈接触载荷.由于内圈接触角随转速的增加而减小,导致轴承径向刚度随转速的增加而降低.转速越高,轴承的工作情况变化越大.     

变速Jeffcott转子系统瞬态不平衡响应的准稳态条件

Jeffcott转子系统加减速通过临界转速时,将发生由频率随转速变化的谐激励力引起的瞬态不平衡响应,本文既采用脉冲响应函数和Duhamel积分解析求解此响应;又采用离散变转动角速度,以一系列定转动角速度为激励频率的转子全响应来近似表示该瞬态不平衡响应,通过数值模拟与比较,找出转子全响应代替瞬态不平衡响应的定性适用条件,即变速转子瞬态不平衡响应的准稳态条件,为使用有限个定转速的转子主动平衡操作来完成慢变速转子的主动平衡创造条件。     

自制旋转机械故障模拟试验台的转子振动特性研究

本文采用软件仿真与实验分析相结合的方法,研究了自制旋转机械故障模拟试验台转子的振动特性。使用Solidworks软件对转子进行三维实体建模,并在Altair Hyper Mesh软件中划分网格,导入到ANSYS Workbench软件进行后处理分析。首先通过静力学分析获得双盘转子变形与应力分布情况;考虑陀螺效应的影响,通过模态分析获取固有频率及振型云图;生成Campbell图,分析转子在设定转速区间内振动分量的变化特征;通过谐响应分析获取特定频域内的动态响应。最后进行实验模态分析,并与仿真结果进行对比,从而验证有限元模型的准确性。研究表明：转轴轴肩位置处存在一定程度的应力集中;临界转速远大于工作转速,可有效避免共振;该结构动刚度良好符合设计要求。本文可为该类型转子的振动特性分析提供参考,并为旋转机械故障的模拟实验起到了一定的指导作用。     

弯掠动叶对旋转失速流场的影响

给出了弯掠动叶和径向（常规）动叶旋转失速工况下流场的实验结果，论述了这两种叶片在变工况下的性能差异以及弯掠动叶对旋转失速特征参数的影响，进行了失速前后有关试验数据的对比分析，讨论了弯掠动叶引起旋转失速流场变化的机理及对流场的改善作用．     

滑靴副润滑油膜成膜特性的理论与试验研究

为使滑靴副具有良好的摩擦性能,应使滑靴副处于全膜润滑状态. 通过耦合流体动力润滑方程、膜厚方程、任一点速度方程、流量平衡方程以及滑靴所受的力和力矩平衡方程,建立了滑靴的摩擦动力学模型,设计了滑靴副模型试验装置,仿真分析与试验研究了工作转速与压力对滑靴副油膜特性(中心膜厚、最小膜厚以及倾斜方位角)的影响. 仿真与试验结果表明,滑靴副的油膜厚度随工作转速的升高而增大,但增大趋势逐渐变缓;滑靴副油膜厚度随工作压力的升高而减小;低速高压下,滑靴副易处于混合润滑状态.      

用聚并分散模型研究旋转填充床中微观混合过程

采用Ｃｕｒｌ的聚并分散模型来描述旋转填充床内微观混合的情况,模拟转速和流量对一个偶氮化合反应体系产物分布的影响。模拟结果与实验结果的在旋转填充床中液体宏观分布并非完全均匀,在考虑到这点后,二者吻合良好。模拟及结果表明,提高转束及增加流量能促进微观混合。     

整体齿轮增速式离心压缩机振动耦合动力特性研究

以一台在役的六级整体齿轮增速式离心压缩机为研究对象,基于转子动力学和齿轮动力学理论,建立了全自由度齿轮-轴承-转子耦合系统有限元模型。计算了考虑齿轮啮合接触的转子系统固有频率、模态振型和不平衡响应,得出了这种复杂轴系的模态特征与振动传递特性。在此基础上,研究了不同支撑型式下转子振动响应特性,并探讨了齿轮螺旋角对转子振动的影响。研究结果表明,耦合轴系的固有频率和不平衡响应峰值都有所增大;转子系统在可倾瓦轴承支撑下,无论过临界还是工作转速振动幅值均较低;当齿轮螺旋角为15°时,转子振动幅值最小。