考虑油膜力的弹性转子系统碰摩故障研究

以现代非线性动力学和转子动力学理论为基础,分析了带有碰摩故障的弹性转子系统的动力学行为·针对短轴承油膜力的强非线性特点,用RungeKutta法在较宽范围内研究了定子刚度和激励频率等参数对该碰摩转子系统动态特性的影响,发现参数变化时系统存在周期、拟周期和混沌运动等丰富的非线性现象:该碰摩转子系统在一阶临界转速附近系统响应为混沌运动,转速较高时系统响应表现为拟周期运动,定子刚度很大时系统响应处于工频状态·该研究结果为转子轴承系统故障诊断、动态设计和安全运行提供理论参考·     

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...     

裂纹扩展对转子动特性的影响

基于转子安全运行要求,对裂纹扩展过程进行动力学仿真·用非线性开闭裂纹模型,研究裂纹扩展过程中挠性裂纹转子动特性及不平衡量e和裂纹角β两参数在扩展中的影响·研究表明,系统响应具有多种非线性振动形式,有多种途径出入混沌状态·研究为在线监测、分析和诊断裂纹故障提供理论依据     

转子系统支承松动的非线性动力学及故障特征

以转子动力学和非线性动力学理论为基础,分析了带有一端轴承支座松动的弹性转子系统的复杂非线性现象·针对非线性转子轴承系统的具体特点,采用短轴承油膜力模型,应用RungeKutta数值积分方法,得到系统在某些参数域中的分岔图、时间历程、相图、轨迹图,以及Poincare映射和频谱图,直观地显示了系统的某些运动状态·研究结果表明,松动转子系统在一定条件下松动端轴心轨线图呈"柱状"结构,松动端轴承支座在转速较低时处于微幅运动状态·该研究结果对于更好地了解松动转子系统的故障特征及其诊断提供理论参考·     

电磁轴承支承转子系统的运动稳定性

结合定参数PID控制器方程和具有陀螺效应的不对称转子运动方程形成了电磁轴承支承的转子系统的机电耦合动力学方程.将Poincaré映射与Newton打靶法相结合求解了系统非线性不平衡周期响应.结合Floquet分岔理论分析了系统周期运动的稳定性边界和分岔行为.对电磁轴承支承的转子系统设计了变参数PID控制规律,运用所设计的PID控制算法对系统进行计算,发现变参数PID控制算法使得系统非线性周期响应的稳定性有所提高,保证了系统稳定的谐波运动.     

振动同步系统中的耦合效应

自同步振动系统是具有典型的协同运动特征的机械动力学系统·系统中两个偏心转子的回转运动相互影响,产生耦合效应,从而改变了系统的运动特征和运动形态·应用非线性振动分析方法建立了系统偏心转子耦合运动的微分方程,给出了耦合参数的数学描述;基于相空间原理,分析了系统耦合运动的非线性特性以及耦合强度对系统运动平衡状态的影响,确定了耦合参数的变化范围;深入研究了偏心转子同步运动的演化过程,导出了系统形成同步运动状态的耦合条件,给出了振动同步系统结构参数设计和选择的工程方法·     

Muszynska模型第一类参数对转子系统双稳态响应的影响

为了抑制转子系统双稳态响应,提高转子系统运行的稳定性,利用含挤压油膜阻尼器的转子实验台,以Muszynska密封模型为基础,在忽略转子系统陀螺效应的情况下,推导建立了密封流体激振力作用下含挤压油膜阻尼器的单盘偏置转子-密封系统非线性动力学方程;并对方程进行数值计算分析。重点研究了Muszynska第一类参数对双稳态响应的影响,得到了其对双稳态响应的影响规律。仿真计算得到:密封半径间隙在较大的范围内变化时,转子系统双稳态响应区间变化最大不超过0.5%;密封长度、密封半径及密封压降在较大范围内变化时,转子系统双稳态响应区间变化均超过了5%。该分析结果为实验结果做出了预估,也为转子系统减振及优化改善转子密封系统提供了一定的理论依据。     

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。     

微气体螺旋槽推力轴承-转子系统非线性动力学分析

基于分子气体膜润滑模型探讨微气体螺旋槽推力轴承中的稀薄效应,将广义雷诺方程与运动学方程在时域内耦合并采用直接数值模拟方法联立求解,获得了任意时刻微转子的瞬态位移和速度响应,考察了气体稀薄效应以及不同螺旋槽结构参数对微气体螺旋槽推力轴承-转子系统非线性动力学行为的影响,并得到不同转速对应的轴向扰动临界值.结果表明:考虑稀薄效应时微轴承-转子系统显示出更好的稳定性;转速增加,轴向扰动临界值降低;能提高微轴承承载力的最佳螺旋槽结构参数,并不利于提高微系统的稳定性.     

非线性转子局部碰摩故障的分叉与混沌行为

研究了非线性转子系统碰摩故障的分叉与混沌行为,应用中心流形定理和n维Hopf分叉定理分析了转子系统特征值出现双零实部的情形,讨论了非孤立奇点对转子系统分叉特性的影响,得到了相应的稳定条件,并进行了计算机仿真数值模拟·分析表明,非线性转子系统发生碰摩时,呈现多种形式的周期与概周期运动,以及多种分叉与混沌行为·     

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.     

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·     

轮毂电机气隙偏心下不平衡电磁力与转子系统振动特性分析

相对于传统电机,轮毂电机在电动车行驶过程中,由于路面激励等外界因素的作用,定转子之间会更容易产生偏心,造成轮毂电机气隙不均匀而产生不平衡磁拉力,影响轮毂电机的运行。以一种表贴式永磁同步轮毂电机为研究对象,建立等效的转子动力学模型。通过解析计算和Maxwell Ansoft软件分析了气隙偏心下轮毂电机电磁力的变化情况,并将不平衡电磁力带入等效转子系统运动方程,运用隐式Newmark积分法对转子系统在不平衡电磁力、质量偏心和初始误差偏心影响下的动力响应进行计算。结果表明:气隙偏心会产生特定频率的不平衡磁拉力,增大质量偏心会减轻不平衡磁拉力对转子系统的影响,并且初始位置误差偏心会使转子轴心朝偏心方向偏移,并会与重力相互作用。研究结果可为分析电动车用轮毂电机定转子的振动和后续的控制奠定基础。     

结合频率预测的虚拟同步发电机自适应参数控制策略

在基于虚拟同步发电机的逆变器控制模块中加入频率预测环节,得到系统受扰动后频率的最低值或最高值。基于预测的频率最值,在满足储能释放最大容量不变和逆变器输出功率不超过额定容量的前提下,利用逆变器参数能够实时调节的优势,增大虚拟转动惯量和阻尼系数的整定区间。结合更灵活的参数取值方法,提出转动惯量和阻尼系数协调控制策略,从而改善受扰动后系统频率和输出功率的恢复效果。根据二阶系统响应指标要求,给出参数整定方法。最后,利用Matlab/Simulink仿真,在孤岛和并网模式下验证所提控制策略的有效性。     

同步发电机整流系统的建模

为分析同步发电机整流系统的运行稳定性,给出了系统简化模型。为考虑换相重叠,超瞬变电感从电机中分离出来,带整流负载的三相同步发电机数学模型只计及转子回路磁链的直流分量。忽略了交流侧和直流侧的谐波,整流器的数学模型利用开关函数。对三相同步发电机整流带反电动势负载系统的数学模型进行线性化,从而导出了发电机在直流侧的等效阻抗、系统等效阻抗和系统特征方程,利用它们可分析系统的稳定性。     

两种同步电机实时仿真模型

介绍了应用Matlab/Simulink软件 ,实现对同步电机的动态实时仿真 .根据同步电机在abc坐标下的数学模型 ,建立了同步电机在dq0坐标下的数学模型 ,再根据该数学模型利用隐式欧拉法将数学模型中微分方程部分进行变换 ,形成另一种同步电机数学模型 ,这两种数学模型均考虑d轴上励磁绕组和阻尼绕组间互漏磁通 .利用Simulink软件构建了两种同步电机仿真模型 ,实现了对同步电机的动态实时仿真 .将这两种仿真模型应用于简单电力系统的动态实时仿真试验 ,并讨论了仿真方法的稳定性 .仿真试验结果表明 ,所提出的仿真模型和仿真的方法是正确的 .     

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。     

磁饱和时发电机组轴系电磁激发扭振组合共振

为研究磁饱和状态下发电机转子轴系电磁激发扭振问题，应用推广形式的拉格朗日．麦克斯韦方程，找到磁饱和状态下发电机气隙磁场能量，建立了电机转子轴系扭振方程组．由非线性振动平均法求得满足组合共振时幅频响应分岔方程并进行奇异性分析，得到了开折参数平面的转迁集和分岔图．数值结果表明，随着激磁电流和非线性磁导的增加，以及同步电抗的减小，系统组合共振的共振区增大．