机动飞行下挤压油膜阻尼器对碰摩故障转子系统的影响

飞机飞行时,航空发动机的故障对于飞机的安全性有着重要影响。针对这个问题,基于Lagrange方程,建立了飞机在空间进行机动飞行时发动机转子系统的动力学模型;同时基于库伦定律,建立了转子碰摩故障模型;基于雷诺方程,建立了挤压油膜阻尼器的模型;对模型进行综合建模,得到不同机动飞行条件下转子-滚动轴承-挤压油膜阻尼器(SFD)系统非线性动力学微分方程,通过龙格库塔数值解法进行求解得到不同机动飞行状态下碰摩故障状态的系统振动响应,得到了不同机动飞行状态下碰摩故障转子系统的运动分岔图,同时利用典型转速(1 400rad/s,2 000rad/s)下转子系统的频谱图、庞加莱图、时域图和轴心轨迹图研究系统的动力学特性。研究结果表明:在高转速下,SFD能够显著提高系统的稳定性,抑制系统的非线性特征,但是在低转速下可能损害系统稳定性;不同机动飞行状态下,SFD对于转子系统非线性特征的影响大小也不同。     

挤压油膜阻尼器动力特性系数的试验研究

设计并搭建了挤压油膜阻尼器(SFD)动力特性识别试验台,对试验台各系统的组成和功能进行阐述,分析试验台的动力学特性.在此基础上提出一套可行的油膜动力特性系数的计算方法,测量了试验台的系统刚度和阻尼,研究了进动频率对挤压油膜阻尼器阻尼特性的影响规律.分析发现,油膜的阻尼系数不随涡动频率变化.该结果与经典短轴承假设相符,证明该试验台在识别挤压油膜阻尼器动力特性系数方面是高度可靠的.     

在滑动轴承转子系统中挤压油膜阻尼器的减振特性分析

研究了挤压油膜阻尼器在具有滑动轴承支承的非线性转子动力系统中的减振特性．首先分析了滑动轴承－转子非线性动力系统的稳定性及分岔行为．研究表明：在较大不平衡量作用下，系统易发生倍周期分岔、准周期分岔，失稳转速较低．然后分析了加入挤压油膜阻尼器后的滑动轴承－转子非线性动力系统的稳定性及分岔行为．分析表明：挤压油膜阻尼器的加入，有效地改变了系统的分岔行为，提高了失稳转速，特别是在较大不平衡量作用下，其效果更加明显     

基于Taylor变换法的转子系统非线性动力学特性

在考虑了非线性油膜力的基础上,建立了转子系统的非线性动力学模型,引入了求解非线性微分方程的Taylor变换法,并将转子振动系统原分析模型变换为离散域内的代数方程组,采用Taylor变换法,对第一跨转子振动系统动力学特性进行非线性分析,求得转子系统的响应,找出转子系统的分岔规律,用分岔图、频谱图、庞加莱映射、轴心轨迹等多种方法表现了转子系统的非线性现象,结果表明考虑油膜力影响后,转子系统的运动状态随转速增加由周期至二倍周期再至周期再至拟周期,或者经周期运动直接至混沌运动·     

挤压油膜阻尼器同步响应设计的分析

基于轴颈径向振动情况的挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,结合Navier-Stokes(N-S)方程,通过推导油膜惯性速度分布,求解并用数值法验证了油膜压力分布模型.模型的分析结果 揭示了油膜径向力反演特性,据此提出了SFD同步压力响应设计准则,并分析了满足此准则的SFD设计参数之间的关系,可为深入研究油膜动力特性和SFD-转子系统动态设计奠定基础.     

转子-轴承-密封系统的非线性振动特性

将非线性油膜力和密封力模型相结合,建立了具有非线性转子-轴承-密封系统的动力学模型.利用数值积分方法,对系统由于密封力引起的非线性动力学行为进行了研究,给出了系统响应随转子转速、偏心量和密封间隙变化的分叉图和最大Lyapunov指数曲线图,以及一些典型的Poincaré截面图、轴心轨迹图和频谱图.通过比较转子系统是否考虑密封力时的响应,发现非线性密封力提高了转子系统的稳定性区域,抑制了系统出现倍周期分叉,并且综合考虑非线性油膜力和密封力的耦合系统具有周期、拟周期和混沌等复杂的动力学行为.     

曲轴系柔性多体动力学与动力润滑耦合仿真

以建立内燃机曲轴系统更精确的动力学模型为目的,利用ADAMS建立了曲轴系柔性多体系统动力学模型,并联合使用ADAMS和EHD(弹性流体动力学)用户定义子程序建立了油膜流体动力学模型,进行了曲轴系柔性多体系统动力学与油膜动力润滑的耦合仿真,将不计入油膜作用时的多体系统动力学仿真结果与计入油膜作用时的耦合仿真结果进行比较.同时,得到了曲轴主轴承轴心轨迹,并分析了入口压力、入口温度、发动机转速和负荷对轴心轨迹的影响.     

双跨裂纹转子-轴承系统非线性动态响应与混沌

建立了具有非线性油膜力的双跨裂纹弹性转子 轴承系统模型,研究了裂纹存在和裂纹角对系统非线性动力学特性的影响,发现此系统响应存在着周期、拟周期和混沌运动等复杂的运动形式,进入混沌的道路是倍周期分岔或阵发性分岔,离开混沌的道路为倍周期倒分岔·在亚临界转速区系统响应中出现了1/3倍频,1/2倍频,2/3倍频,1倍频,2倍频等频率成分,但是在超临界转速区,2倍频及以上频率的峰值明显减小·裂纹角β对裂纹转子的动力学行为有着重要影响,在ω=3ω0/2区域附近系统响应会随着裂纹角的不同,出现拟周期、周期和混沌等复杂的运动,因而对以超临界转速运行的多跨转子系统进行故障诊断时需加以注意·     

带挤压油膜阻尼器悬臂转子系统的突加不平衡响应分析

以典型涡扇发动机带挤压油膜阻尼器(SFD)的低压悬臂转子结构为基础,通过合理简化模型,对转子系统中的轴承、挤压油膜阻尼器和突加不平衡量进行了相关分析和说明;并用实验得到前两阶临界转速结果验证模型的合理性;然后仿真模拟得到突加不平衡对旋转中的风扇盘在不同工况下的不平衡响应,其中包括在恒定转速下突加不平衡和转子在增速过程通过双稳态区域时施加不平衡时转子响应的特点。通过改变突加不平衡量的大小、相位和油膜间隙等影响因素来分析响应曲线的变化并得出结论。研究结果表明:在恒定转速下,系统参数的改变对突加不平衡有较大的影响;对于加速通过双稳态响应区,突加不平衡发生在不同转速区,不平衡响应走的路径也不同。     

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     

金属橡胶挤压油膜阻尼器刚度分析

利用金属橡胶材料的弹性特性和良好的渗流性能,设计了一种端部和径向都安装金属橡胶环的新型挤压油膜阻尼器,以达到降低发动机转子高速旋转产生的振动,克服转子支撑中传统挤压油膜阻尼器油膜刚度高度非线性带来的不利影响的目的,通过对比分析传统挤压油膜阻尼器和新型金属橡胶挤压油膜阻尼器等效支撑刚度和等效阻尼特性,表明新型金属橡胶挤压油膜阻尼器具有更好的刚度特性,增强了转子系统承载不平衡量的能力,具有良好的阻尼减振效果.图5,参8.     

滑动轴承-转子-定子系统耦合故障的非线性动力学特性

以某型发动机转子碰摩故障为背景,建立了滑动轴承-弹性转子-定子系统碰摩故障的四质量非线性动力学模型,分析了非线性油膜力、油膜剪力和碰摩力对转子系统耦合故障响应的影响·利用数值模拟分析了考虑油膜剪力情况下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、Lyapunov指数曲线图、分岔图、相轨线图、轴心轨迹图和幅值谱图,发现了该系统的丰富的非线性行为·分析结果表明,系统响应在较宽的频率范围内存在着分频周期运动、拟周期运动和混沌运动,在混沌运动区内存在大量的窄带周期窗口     

挤压油膜阻尼器油膜压力的1种实用计算方法

针对挤压油膜阻尼器(SFD)长轴承模型,根据含有流体惯性项的Navier-Stokes(N-S)方程,通过建立油膜惯性速度分布模型,提出了1种工程上实用的油膜压力计算方法,即解析法与数值计算相结合的方法,给出了油膜压力和作用力的表达式.     

燃气轮机用弹支多孔油膜阻尼器调频减振的研究

为了调整某轻型单轴式燃气轮机转子支承系统临界转速和控制振动,理论计算和实验分析了该燃气轮机转子支承系统动力特性.结合该燃气轮机的具体结构,设计了弹性支承和多孔质挤压油膜阻尼器(PSFD),调整其临界转速和控制振动.将弹性支承和PSFD安装在该燃气轮机上进行开车实验的结果表明,理论计算与实验结果吻合得很好,临界转速调整到了预期值,阻尼器的减振效果突出.弹性支承和PSFD在实际燃气轮机上获得了成功应用.     

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·     

挤压油膜阻尼器柔性转子系统的动态特性

运用分岔理论对挤压油膜阻尼器-滑动轴承-柔性jeffoctt转子系统的稳定性和分岔行为进行了研究。计算结果表明,系统能够在一定范围内保持稳定,并出现倍周期和准周期分岔现象,为有效地控制转子的稳定动行状态提供了理论依据。     

分数阶阻尼裂纹转子的非线性动力学特性分析

为了有效地提高转子系统特性的分析精度,使其能够准确地进行故障诊断,以Jeffcott转子模型为基础,建立了带有分数阶阻尼和横向呼吸裂纹故障的转子系统的动力学模型.采用4阶龙格库塔法和10阶连分式欧拉法对转子系统的动力学方程进行数值仿真计算,利用轴心轨迹图、Poin-care截面映射图和分岔图等,研究了阻尼的分数阶次、转速和裂纹深度对裂纹转子动态特性的影响,并通过实验对理论分析结果进行了验证.分析结果表明:在半临界转速附近,由于裂纹的存在,转子的轴心轨迹呈现明显的双环型(或称内8字形),因此响应中的2倍频分量占主导地位.随着分数次阻尼阶次的增加,转子系统依次经历混沌、准周期和周期运动,同时裂纹深度、不平衡量以及转速对转子系统的动态特性具有明显影响.     

带阻尼器的滑动轴承转子系统动态特性研究

用快速伽辽金方法结合弗洛凯理论和数值积分方法 ,对挤压油膜阻尼器 滑动轴承 刚性Jeffcott转子系统的稳定性和分叉行为进行了研究 .计算结果表明 ,系统能够在一定范围内保持稳定 ,并出现倍周期和霍普夫分叉现象 ,为有效地控制转子的稳定运行状态提供了理论依据 .     

考虑瞬态冲击和弹性变形的滑动轴承特性与动力学响应

同时考虑瞬态冲击载荷和轴瓦的弹性变形,模拟了舰船在风浪拍击时推进轴支承滑动轴承的润滑特性与动力学响应,研究了聚四氟乙烯(PTFE)弹性金属塑料瓦滑动轴承的最小油膜厚度、最大油膜压力和轴心轨迹随时间的变化情况。运用有限元法求解雷诺方程,将油膜力转化为轴瓦节点力计算了弹性变形;用欧拉法求解轴颈的动力学方程,计算了动态轴心轨迹。对比了刚性瓦与PTFE弹塑瓦滑动轴承的特性,结果表明,轴瓦弹性变形对油膜厚度和油膜压力分布的影响不可忽略,并且轴瓦弹性变形可以提高滑动轴承的承载能力。对比分析了4个不同方向瞬态冲击载荷作用下PTFE弹塑瓦滑动轴承的特性和轴颈的动态轴心轨迹,提出可通过改变轴承静载荷方向、减小瞬态冲击载荷方向与轴承偏心方向的夹角来增加最小油膜厚度,降低最大油膜压力,减小动态轴心轨迹的位移响应振幅,进而改善滑动轴承润滑状态,减小轴瓦的弹性变形量,提高轴承-转子系统的稳定性。     

带阻尼器的滑动轴承转子系统功态特性研究

用快速伽辽金方法结合弗洛凯理论和数值积分方法,对挤压油膜阻尼器－滑动轴承－刚性Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子系统的稳定性和分叉行为进行了研究。计算结果表明,系统能够在一定范围内保持稳定,并出现倍周期和霍普夫分叉现象,为有效地控制转子的稳定运行状态提供了理论依据。