磁流变液阻尼器用于转子振动控制的实验研究

实验研究了一种剪切式磁流变流阻尼器在转子振控制中的应用,实验发现,磁流变液阻尼器的刚度和阻尼随施工磁场强度的增加而增大;支承在磁流变液阻尼器上的转子系统的振幅在亚临界区及临界转速处随施加的磁场强度的增加而减小,而在超临界区则随磁场强度的增加而增大;系统的临界转速随磁场强度的增加而升高,通过简单的开关控制,可使转子的振动在全转速区的内达到最小。     

ISFD抑制转子不对中故障研究

针对旋转机械常见的转子不对中故障,设计了一种弹性阻尼支承—整体式挤压油膜阻尼器（ISFD）,研究ISFD弹性阻尼支承对转子不对中故障的振动抑制效果。运用有限元方法分析转子不对中力学模型,搭建单跨双支承转子实验台,模拟转子不对中故障,并对ISFD弹性阻尼支承的减振特性进行实验研究。实验结果表明：不对中故障导致转子振动增大,ISFD弹性阻尼支承可以有效减小振动,转子一倍频的降幅达到90.0%,二倍频的降幅达到97.5%。     

磁流变弹性体阻尼器-转子系统的脉冲响应试验研究

磁流变弹性体是具有磁流变效应的新型智能材料,其弹性模量和阻尼具有可控性。设计制作了一种剪切式磁流变弹性体阻尼器,试验研究了支承在该阻尼器上的单盘悬臂转子系统在静止状态下的脉冲激振响应,并分析了系统的力学特性。试验发现,磁流变弹性体阻尼器的刚度和阻尼随施加磁场强度的增加而增大;转子系统的共振频率也随施加磁场强度的增加而增大。     

磁流变液对转子系统的影响规律实验研究

针对磁流变阻尼器能够通过变刚度和变阻尼实现半主动控制,搭建单跨转子实验台,将磁流变阻尼器作为辅助装置安装于转子跨内,通过实验研究阻尼器内磁流变液对转子系统的影响规律。结果表明,阻尼器通电状况下,使用的磁流变液质量比较小,即铁粉占比较大时,阻尼器可等效为刚性支撑,为转子提供刚度,并改变其临界转速;阻尼器使用的磁流变液质量比增大到一定程度时,阻尼器为转子提供阻尼,能有效抑制转子振动;质量比继续增大,则振动降幅随之减小;磁流变液所用硅油黏度增大时,阻尼器对转子系统振动的抑制作用增强。     

推力轴承对单质量转子弯曲振动状态的影响

转子系统发生横向振动时,系统中的推力轴承将因转子振动而产生一组振动及反力及反力矩,与转子横向振动耦合,从而影响转子系统的振动状态,文中将推力轴承的动特性代入转子系统振动方程,研究了推力轴承关于转子横向振动的强耦合效应;又分别研究了推力轴承对不同转子形式的转子系统的系统阻尼的影响;推力轴承轴向总间隙的影响及当系统取不同的径向滑动轴在支承时,推力轴承对系统振动状态的作用,结果表明：推力轴承对转子横向振     

箔片非线性结构刚度对转子瞬态冲击的影响

弹性箔片轴承支承的转子在高速旋转时,转子可能会和轴承发生碰摩。为了揭示当转子采用不同结构刚度箔片支承时,该冲击对转子振动的影响机理,针对2个径向GFBs支承的刚性转子系统模型,应用龙格库塔法求解转子动力学状态方程,获得3种结构刚度箔片(均匀刚度箔片、软箔片、硬箔片)下的轴颈位移。推导出箔片轴承的等效刚度和等效阻尼系数,发现当轴颈无涡动时,箔片轴承的等效刚度正好是气膜刚度和箔片结构刚度的串联;而当轴颈有涡动时,箔片轴承的等效刚度和等效阻尼均是结构刚度、结构阻尼和涡动频率的函数,且当轴颈涡动频率趋于无穷大时,上述等效刚度和等效阻尼趋于无涡动时的值。计算表明,当采用恒定刚度箔片时,转子稳态振幅最小,但是瞬态响应时间较长;当采用非线性软箔片时,转子稳态振幅最大,但是瞬态响应时间最短。当增大非线性箔片的结构刚度时,转子稳态振幅会减小,瞬态响应时间会增加。因此,箔片的设计需要辅以轴承-转子动力学特性的考量,以获得箔片结构刚度和结构阻尼的合理匹配。     

发动机变阻尼扭振减振器的轴系扭振抑制分析

以发动机曲轴系扭转振动为研究对象,分析了扭振减振器阻尼比参数的变化对轴系扭转振幅放大系数的影响,并开展了轴系变阻尼扭振减振器的设计工作.计算结果表明:装配变阻尼扭振减振器后,系统的自振频率和临界转速都相应有所升高;当变阻尼扭振减振器在各临界转速下选取最佳阻尼值时,轴系自由端各阶扭转振幅均有明显降低,显著改善了发动机的扭转振动特性,验证了变阻尼扭振减振器对轴系扭转振动抑制的有效性.     

转子——非线性弹性支承系统的瞬态响应

研究非线性刚度支承对转子系统的启动、停车等瞬态过程中通过共振区的影响,支承刚度具有硬式非线性特性时,会提高转子系统的临界转速和瞬态过程的最大振幅,不利于转子快速通过其振区。还定量研究了启动、制动加速度对转子系统瞬态过程最大振幅的影响。并对具有慢变刚度的非线性支承对转子系统过共振状态的影响进行了分析。     

传感器多孔电极材料原子振动随温度变化规律研究

建立了氧传感器多孔电极材料的物理模型并求出原子振动的简谐系数和非简谐系数,应用固体物理理论和方法,得到多孔电极材料原子振动频率、阻尼系数与温度的关系,研究了原子对平衡位置的位移随温度和时间以及颗粒半径的变化规律,探讨了孔隙度和原子非简谐振动对它的影响.结果表明:(1)振动频率随温度升高而线性增大,表面原子的振动频率总小于体内原子;(2)原子的振动振幅随时间的增长而按负指数规律减小,减小的程度取决于受到的阻尼.阻尼系数随温度升高而增大,体内阻尼系数大于表面,是表面的1.414倍;(3)原子对平衡位置的位移随温度升高而增大,随时间的增长而按负指数规律减小,随着平均半径值的增大而非线性减小.孔隙度愈大,颗粒线度愈小,原子对平衡位置的位移愈大;(4)原子非简谐振动项对Pt电极材料原子的振动有重要影响:简谐近似下,原子振动频率和振幅均为恒量,与温度无关;考虑到非简谐项后,振动频率和振幅均随颗粒半径的增大和温度的升高而变.温度越高、孔隙度越大、颗粒半径越小,非简谐与简谐近似的差值愈大,即非简谐效应愈显著.     

齿轮轴系弯扭耦合振动特性

以某大型压缩机转子系统为研究对象,计及机组和支承的弹性变形和齿轮的时变啮合刚度,结合转子动力学,建立了齿轮转子系统的有限元模型,综合分析了齿轮转子系统的弯扭耦合振动特性.探讨了膜片联轴器、啮合刚度以及支承刚度、支承阻尼对齿轮转子系统固有频率和稳定性的影响.结果表明,啮合刚度对系统临界转速的影响不大,而对系统处于高阶模态时的稳定性影响较显著;膜片联轴器的中间轴段质量、膜片数目、膜片厚度等以及支撑的刚度、阻尼对系统的临界转速和稳定性都有一定的影响.     

滑动轴承转子系统挤压油膜阻尼器最佳参数的设计与实现

尽管挤压油膜阻尼器具有明显改善转子系统振动特性的作用，合理确定挤压油膜阻尼器的设计参数却非易事，尤其是在复杂的轴承－转子系统情况下．文中介绍了一种行之有效的挤压油膜阻尼器最优设计方法——虚设振幅逆解法．利用该方法可以首先估算系统所需的最佳支承质量、支承刚度和支承阻尼，进而可以确定满足以上参数要求的挤压油膜阻尼器的结构参数．文中针对滑动轴承支承的单质量弹性转子系统，分别对普通挤压油膜阻尼器和静压挤压油膜阻尼器的２种情况进行了计算和分析     

挤压油膜柔性转子系统突加质量的响应特性

针对旋转机械中经常发生折断或丢失一部分旋转质量的现象，分析研究了挤压油膜阻尼器－滑动轴承－柔性转子系统在考虑油膜惯性力的情形下，突加不平衡作用的响应特性。并将其所得的结果与不考虑惯性力情形下的结果进行了比较。研究表明：考虑惯性力后，此转子系统在定转速条件下，突加不平衡质量的响应时间和振幅都减小了。     

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。     

运行状态下转子-轴承系统模态参数辨识方法的研究

利用转子动平衡中,动平衡机可改变支承刚度的特点,提取改变支承刚度后转子滑动轴承系统的自由振动响应,用小波变换的方法剔除转子不平衡响应及高频干扰,给出了一种转子运动状态下分析与实验相结合识别模态参数的方法。模拟试验结果表明此方法的正确性和可行性。     

推力轴承对单质量转子弯曲振动状态的影响

本文建立了计及推力轴承动特性影响的单质量转子运动方程。系统地分析和计算了推力轴承对转子弯曲振动状态的影响,并且对一些影响转子弯曲振动状态的参数进行了讨论。计算结果表明,在一定的工作状态下,推力轴承的存在可以显著地提高转子系统的临界转速及失稳转速,降低共振振幅。     

轴承-转子系统运动分析及主轴振动的相位控制

为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流量平衡法求得可倾瓦轴承的供油流量,并离散雷诺方程求出了可倾瓦轴承的油膜力;通过欧拉法得出了可倾瓦轴承转子轨迹,并通过空间直线方程得出了主轴前端转子运动轨迹;通过电磁致动器作为辅助控制装置调节可倾瓦轴承转子的切向加速度和法向加速度.算例的仿真结果显示可倾瓦轴承转子的轨迹收敛成圆形,并减小了前后轴承的相位差,主轴前端振幅降低了60.26%.      

600MW超临界机组汽动给水泵转子振动研究

为了从根本上解决600MW超临界机组汽动给水泵存在的振动问题,本文首先在分析汽动给水泵转子的结构特点基础上,建立了汽动给水泵转子支承系统的有限元振动分析模型。然后,应用该模型计算了转子系统的临界转速及其模态振型。最后,通过在叶轮上施加不同不平衡品质的原始不平衡质量方法,计算了转子系统的不平衡响应,分析了不平衡响应与叶轮不平衡品质的关系。研究结果表明,600MW超临界机组汽动给水泵转子为刚性转子,在工作转速下,转子振动对出水口处叶轮的偏心质量比较敏感;提高叶轮的不平衡等级可以减小转子的振动,但是需要同时提高各个叶轮的不平衡等级才能获得的明显效果。因此,为了控制汽动给水泵转子的振动,需要从转子支承系统整体考虑,提高转子部件特别是叶轮的加工、安装和调试精度。     

挤压油膜柔性转子系统的优化设计

将优化设计方法应用于挤压油膜阻尼器－滑动轴承－柔性转子系统，从优化变量的选取、目标函数、约束条件等几方面来确定优化设计的数学模型，并将此模型应用于具体的实例中。计算表明，转子系统通过优化，能有效地改善系统运行的稳定性能。     

风扇叶片外物撞击瞬间转子振动响应分析

为研究风扇叶片外物撞击对转子振动的影响,参照某发动机设计搭建了风扇转子试验器,并结合有限元计算和锤击法试验获得了叶片的动静频,开展撞击位置、风扇转速等因素对转子振动特性影响试验。结果表明:风扇叶片遭遇外物撞击瞬间,转子振动频谱中叶片动频附近频率成分幅值变化明显;相比转子轴向位置振动,径向位置振动对外物撞击的响应很敏感且幅值变化明显;随着风扇转速升高,转子振动中叶片动频成分幅值会增大,而转子振动幅值并不一定会增大,振动幅值与撞击叶片编号、撞击位置等因素密切相关。     

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.