支承松动故障转子系统共振区动态特性分析

根据工程实际,建立了松动故障转子系统的非线性动力学模型,利用KBM法对模型进行分析,得到故障转子在共振区的动力学行为特征如共振区提前且持续区间较长,二倍频、三倍频等高次谐波明显以及故障转子系统具有"软式"非线性特性等;分析了支承刚度、转轴刚度等系统参数对松动故障转子系统非线性特性的影响·与已有文献的实验结果比较,结论与实验结果比较吻合·结果可为该类故障转子系统的监测和故障诊断提供参考·     

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。     

一类具有参数慢变的非线性振动系统

对具有慢变参数的非线性振动系统进行了分析研究,这类系统在振动工程中有着广泛的实际背景。系统中质量、刚度和干扰力等参数是随时间缓慢变化的,与一般的参变系统有着本质的不同。讨论了慢变系统的分析方法,结合转子系统的慢变刚度对其振动特性进行了研究,提出了控制系统通过共振区时的振幅的具体措施。     

悬挂式惯性振动设备多场耦合瞬态过程分析

为了研究悬挂式振动设备启动瞬态共振的产生机理与抑制方法,提出了考虑几何非线性的轴向受力横向大变形柔性吊杆梁模型,并基于异步电机瞬态过程理论,对悬挂式振动设备启动多场耦合瞬态过程进行了数值模拟。采用非线性弹性理论和Euler-Bernoulli梁理论建立了非线性柔性吊杆梁力学模型并进行了数值求解,得到了柔性吊杆自由端横向变形非线性弹性特性曲线。考虑异步电动机瞬态过程,建立了振动设备刚、柔、电启动瞬态过程多场耦合模型。数值仿真结果揭示了振动设备瞬态共振的产生机理和偏心距自调激振方式瞬态共振的抑制机理。在相同条件下,电磁转矩振荡衰减时间在原激振方式下约为0.5 s,在自调式激振方式下低于0.2 s;最大瞬态振幅在原激振方式下为133.89 mm,在自调式激振方式下为90.6 mm,瞬态共振得到了很好的抑制。     

柔性转子系统动力特性分析及实验研究

为了研究高速柔性转子系统工作时发生共振的可能性、工作状态的安全性及改善柔性转子系统振动过大的优化方法,采用有限元分析软件ANSYS,针对支承方案为1-0-1的双盘柔性转子系统,通过参数化建模的方法,建立动力学模型并进行模态分析、谐响应分析以及加速情况下的瞬态响应分析,得到该柔性转子系统的固有频率、临界转速、振型以及跨一阶临界转速时的转盘振幅和支承处的支反力,并在高速柔性模拟转子实验器上进行了瞬态实验。结果表明:理论分析与实验结果相符,转子系统有限元模型分析结果能正确反映实际转子系统的真实动力特性。研究对认识复杂转子系统的全工况动力特性以及柔性转子系统减振优化设计均具有积极意义。     

非线性刚度转子系统振幅突变 控制策略的分析

利用平均法推导了非线性刚度转子系统的频率响应方程,结合突变理论求出了转子系统振幅突变的突变流形和分叉集,根据突变流形和分叉集确定了非线性刚度参数、激励频率和偏心距等引起转子系统振幅突变的影响因素,讨论了激励频率和非线性刚度参数的取值范围,提出了利用电磁辅助支撑装置产生的非线性刚度参数控制转子系统振幅突变的技术方案,给出了动态激励频率和综合非线性刚度参数的取值范围,得到了线性和非线性电磁支撑刚度参数的设计准则,奠定了非线性刚度转子系统振幅突变控制的理论基础.     

燃气轮机拉杆转子非线性动力学特性研究

针对燃气轮机组合式转子轮盘间存在的非线性刚度对转子动力学特性产生的特殊影响,对比研究了关于拉杆转子三次方和双线性两种非线性刚度模型的动力学特性:首先,基于双圆盘拉杆转子模型,通过三维有限元法计算得到其弯曲刚度随转角的变化规律;然后,采用三次方模型拟合非线性刚度,建立拉杆转子无量纲控制方程,并基于谐波平衡法和Broyden迭代优化算法计算稳态响应,进而分析系统参数对非线性响应的影响规律;最后,基于双线性刚度模型对比研究拉杆转子非线性响应。研究结果表明,两种模型均能模拟转子升降速过程中的幅值突变效应,但两种模型发生振幅突跳现象的原因不同,且在响应不稳定区域附近的动力学特性不同;三次方刚度模型对这种非线性现象的描述更加准确,其数值模拟结果具有更加丰富的非线性动力学行为;为避免突跳现象对转子系统造成的不良影响,通过调整非线性系统的特定参数能够改变幅频响应曲线中不稳定区域的位置,进而有效避免转子系统工作在不稳定的频率范围内。     

相交轴磁齿轮传动系统含内共振时的自由振动

针对构件间磁耦合刚度非线性,建立了磁场调制型相交轴磁齿轮传动系统非线性动力学模型和含平方项的非线性动力学微分方程组,考虑输入、输出转子扭转模态频率间1∶2的倍数关系,采用多尺度法得到了系统存在内共振时的振幅响应曲线及各构件的时域响应规律,结果表明:由于内共振的存在使得能量在输入、输出转子扭转振动模态间相互转化,且初始幅值越大各模态能量交换频率越高,进而使得磁齿轮系统各构件由于外部激励造成的瞬态振动衰减更加缓慢,某种程度上恶化了系统动力学特性。     

转子弹性阻尼支承最佳参数选择的理论及程序计算分析

提出了考虑轴承刚度、阻尼的振型叠代求解方法 ,以及根据振型规格化加载求多支承转子系统的各阶共振放大因子或模态阻尼 ,并提出了按转子———支承系统的各阶共振放大因子最大值最小或各阶模态阻尼最小值最大的判别准则来确定弹性阻尼支承的参数 ,可适用于多质量多支承变截面的大挠性转子系统。     

减振阻尼支承理论及程序计算

本提出了考虑轴承刚度、阻尼振型的叠代求解方法，以及根据振型规格化加载求多支承转子系统的各阶共振放大因子或模态阻尼，并提出了按转子——支承系统的各阶共振放大因子最大值最小或各阶模态阻尼最小值最大的判别准则来确定弹性阻尼支承的参数，可适用于多质量多支承变截面的大挠性转子系统。     

滚动轴承-转子-定子系统的碰摩故障分析

以某航空发动机实验器为基础 ,建立了轴承 转子 定子多自由度系统碰摩故障模型 ,研究了具有局部碰摩的滚动轴承 转子 定子系统的非线性特性 ,利用数值模拟分析了该系统的分岔与混沌运动 ,得到了该轴承转子定子系统在某些有实际意义的参数域内的非线性响应的Poincar啨映射图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图 ,发现了该系统丰富的非线性混沌行为·分析结果表明 ,转子碰摩刚度与转子弯曲刚度比明显影响轴承 转子 定子系统运动特性·系统响应在较宽的刚度比范围内主要以混沌运动为主·随着刚度比的增加 ,系统响应中的混沌区域逐渐增加·在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口·所得结果可供高速旋转机械碰摩故障诊...     

非线性转子的加速特性和力矩分析

本文经对一个柔性转子-SFDB(squccze film damper bearing,挤压油膜阻尼器轴承)系统通过共振时的瞬态响应进行试验研究和理论分析,认为:旋转角加速度的大小对此非线性转子通过共振时的跳跃现象的性质不产生明显影响,这说明,在实际的加速条件下,这一类转子系统通过共振时的跳跃现象是不能完全避免的.对上述转子系统通过共振时的力矩分析表明,由不平衡载荷等惯性力引起的惯性力矩是影响此系统通过共振时力矩变化的主要因素.     

非对称油膜力作用下碰摩转子系统动力学分析

综合考虑非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力的影响,建立了碰摩转子系统动力学模型.采用数值分析方法分析了碰摩转子系统的非线性动力学行为,研究了转速、非线性刚度比和速度影响因数对碰摩转子系统分岔和混沌行为的影响.发现非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力对转子系统动力学行为的影响与转速有很大关系,碰摩转子系统可以在较大参数范围内出现混沌运动状态,并且混沌运动的演化规律更为复杂.研究结果为今后有效识别同类转子故障提供可靠的理论基础和参考依据.     

非对称油膜力作用下碰摩转子系统动力学分析

综合考虑非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力的影响,建立了碰摩转子系统动力学模型。采用数值分析方法分析了碰摩转子系统的非线性动力学行为,研究了转速、非线性刚度比和速度影响因数对碰摩转子系统分岔和混沌行为的影响。发现非对称油膜力、非线性刚度和非线性摩擦力对转子系统动力学行为的影响与转速有很大关系,碰摩转子系统可以在较大参数范围内出现混沌运动状态,并且混沌运动的演化规律更为复杂。研究结果为今后有效识别同类转子故障提供可靠的理论基础和参考依据。     

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.     

采用瞬态传递矩阵法分析复杂转子系统碰摩故障

采用Raccati传递矩阵和Newmark β法相结合的瞬态传递矩阵法分析碰摩故障转子系统的瞬态和稳态响应,用多次迭代的方法确定瞬时碰摩力的精确值·该方法能够分析多盘、多跨转子系统等复杂的非线性转子系统的碰摩故障,并且可以同时考虑陀螺力矩、非线性油膜力等多种因素的影响·最后利用本方法分析了一个含有非线性碰摩刚度的局部碰摩故障双跨转子系统的运动,发现了其中的拟周期、混沌等丰富的非线性现象,验证了本方法的可行性·     

含有立方非线性刚度局部碰磨转子的分岔与混沌分析

考虑转子系统中转轴材料的物理非线性因素．建立同时含有线性和立方非线性刚度的碰磨转子的动力学模型．用数值积分方法、分岔图、Poincare截面、轴心轨迹、幅值谱等典型的数值方法研究了系统随不平衡量变化时碰磨转子的分岔与混沌行为，研究发现，系统具有阵发性混沌、周期解、幅值跳跃等非线性动力学行为，研究结果为此类系统的安全运行和故障识别提供了一定的理论参考。     

液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响分析

基于汉密尔顿原理,根据直升机旋翼液弹阻尼器的非线性动力学模型和等效线化模型,分别建立了带非线性和线性液弹阻尼器的直升机旋翼/机体耦合系统动力学模型;并对直升机的地面共振稳定性进行了数值模拟,分析了液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响。结果表明,液弹阻尼器的存在增加了桨叶摆振后退型模态阻尼,提高了直升机地面共振稳定性。采用线化模型计算方便,计算结果能基本反映液弹阻尼器对桨叶摆振后退型模态的影响变化趋势;但模态耦合区位置和峰值阻尼的确定不够准确;而非线性模型则能准确描述液弹阻尼器的动力学特性和直升机旋翼/机体耦合系统稳定性的变化规律,精度较高。     

裂纹转子过亚临界转速瞬态响应特性

基于建立的裂纹转子瞬态响应动力学模型，得到了有无裂纹转子的数值仿真解。分析了裂纹转子的亚谐波共振特性；研究了刚度变化、质量偏心以及质量偏心角对裂纹转子瞬态响应的影响．将小波分析方法引入到裂纹转子时频特性研究中，得到了有无裂纹转子的小波时频特性，并讨论了它们的差别．