考虑进油压力的滑动轴承非线性油膜力数据库

通过对ReyTlolds方程的非线性变换，提出了考虑进油压力边界条件时径向滑动轴承非线性油膜力数据库的建库方法，扩展了油膜力数据库计算方法的应用，通过引入2个有限数据域的新变量对转子轴心速度项和进油压力边界条件进行有限化处理，得到了更符合实际工况的连续性油膜力数据库及计算模型，同有限元法对比分析了非线性油膜力数据库的适用性．结果表明，非线性油膜力数据库模型的精度较高，所建立的非线性油膜力计算模型可用于对转子系统瞬态运动进行简便和快捷的分析．     

可倾瓦径向滑动轴承支承的转子系统瞬态响应计算

研究了可倾瓦径向滑动轴承支承的转子系统瞬态响应的计算方法,提出了可倾瓦径向滑动轴承非线性滑膜力计算的数据库方法,将可倾瓦与轴颈的结构和运动参数归结到三个参数中,建立了起可倾瓦的非线性油膜力数据库,通过精确插值到每一运动参数组合下轴承提代的油力和轴瓦上所受的油膜力矩。     

动态油膜-柔性转子的分岔与混沌

研究非稳态动载短轴承支撑的Jeffcott柔性转于系统的动力特性,将转速比、不平衡量、阻尼比、黏度作为控制参数,利用Floquet乘子预测周期解的局部稳定性,通过Lagrange插值精细积分法给出系统运动的数值结果并预测系统的长期性态,显示系统在4个参数组合的某些范围内还存在多形式次谐波解,以及由倍周期分岔、二次Hopf分岔通往混沌的现象.将动态油膜力模型和稳态油膜力模型的数值结果进行比较,表明动态非线性油膜力模型的合理性.     

考虑温粘热效应的多瓦轴承模型及其应用

构筑了轴向解析、周向有限元压力分布的一维变粘度场有限宽轴承模型。在绝热边界条件下,忽略泊肃叶流项对速度的影响,不考虑温度轴向变化并沿油膜厚度方向积分,三维能量方程可降阶为平均温度场只沿周向分布的一维形式,结合滑动轴承非线性油膜力的一维直接解法,能量方程与雷诺方程可分别求解,既考虑了温粘效应对滑动轴承非线性动力学性能的影响,又提供了无需迭代直接确定油膜破裂边界和求解非线性油膜力的快速新方法。作为应用,针对进油槽位于水平两侧的椭圆瓦轴承进行了动力润滑热效应分析,与工程数据比较,计算结果吻合,证明该模型合理,适用于工程上多瓦轴承的分析计算。     

复杂非线性转子—轴承系统动力特性数值分析

研究非线性高维复杂转子－轴承系统的动力特性。针对系统的局部非线性特征,给出了一种降阶及配套动力积分方法。降阶系统仍保持局部非线性特征,非线性响应数值积分所需的迭代只需在局部非线性的维数上执行。对于油膜力无封闭解的实际轴承,采用变分不等方程有限元法求解Reynolds边值问题,使得油膜力及其Jacobian矩阵的计算变得非常简单明了且与具有协调一致的精度。应用上述方法计算分析了一双跨、椭圆轴承－转子系统的不平衡响应,数值结果展现了系统丰富复杂的非线性现象。     

有限长滑动轴承非线性油膜力的近似解法

本文中提出了一种求解有限长径向滑动轴承非线性油膜力的近似解析方法.在滑动轴承-转子系统非线性动力行为分析中,油膜力计算模型通常采用"π"油膜假设,但是,实际工况中油膜的存在区域并非是"π"区域,运行时油膜中出现气穴,破裂成条纹状(即具有Reynolds边界条件).本文中的近似解析方法采用Reynolds边界条件,基于变分原理,运用分离变量法求解油膜的压力分布,其中油膜压力的周向分离函数通过无限长轴承的油膜压力分布获得,油膜的破裂终止位置角通过连续条件确定,轴向分离函数运用变分原理并结合周向函数求得.计算结果表明:本文中提出的方法和有限元方法的结果吻合得很好.在此基础上,分析了一些轴承参数对油膜压力分布的影响.     

非定常短轴承油膜力公式的变分修正

本文采用了变分方法对非定常短轴承的油膜压力分布公式进行了修正，既保留了短轴承公式的简洁形式，又使其适用于大长径比轴承。得出了具有足够精度、适合轴颈大扰动情况下的有限长圆柱轴承非定常油膜力的解析公式。与差分充零算法相比，短轴承公式的结果在轴承长径比为0．6时，误差已经超过百分之二百，而本方法计算结果的误差小于百分之五。因此采用本方法既提高了短轴承油膜力公式的计算精度，又保持了油膜力公式的简洁形式，不失为进行转子-轴承系统非线性动力分析的一种有效方法。     

一类非线性油膜轴承—转子系统的碰摩数值分析

本文结合非线性油膜力模型和碰摩速度跃迁公式,建立了描述非线性油膜轴承-转子系统碰摩的刚性约束非光滑模型。通过数值模拟,得到了该系统随转动角频率及油膜特性参数变化发生碰摩的分岔特性,并揭示出转子系统的碰摩与油膜振荡的1/2亚谐共振有密切关系。     

具有裂纹-碰摩耦合故障转子-轴承系统的动力学研究

以非线性动力学和转子动力学理论为基础，分析了带有碰摩和裂纹耦合故障的弹性转子系统的复杂运动，在考虑轴承油膜力的同时构造了含有裂纹和碰摩故障转子系统的动力学模型。针对短轴承油膜力和碰摩-裂纹转子系统的强非线性特点，采用Runge-Kutta法对该系统由碰摩和裂纹耦合故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究，发现该类碰摩转子系统在运行过程中存在周期运动、拟周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象，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。     

大型转子-基础-地基系统的非线性动力分析

针对实际工程中的大型机组，在线性理论分析基础上，引入转子系统的非线性油膜力项，采用子结构模态综合法，形成一个比较接近实际大型汽轮发电机组的包括陀螺转子-非稳态非线性油膜转承-弹性基础-地基系统的非线性系统计算模型。通过对系统方程进行分块直接积分求解，得到了不同位置的轴承在不同转速和不同转子偏心量下引起的系统非线性动力学现象，为大机组的非线性分析和改进提供较完善的理论分析和计算的基础。     

基于Poincare变换的滑动轴承非线性油膜力数据库方法

运用状态空间Poincare变换使径向滑动轴承动力系统的部分状态变量由无限区间变换到有限区间,在经过变换的状态空间中求解Reynolds方程,建立了径向滑动轴承非线性油膜力数据库及相应的插值拟合程序,实现了非线性油膜力的快速准确获得。通过滑动轴承,转子系统运动瞬态分析和Poincare映射方法验证了数据库及拟合程序的精度。     

An optimised short bearing theory for nonlinear dynamic analysis of turbulent journal bearings

An approximate method for nonlinear dynamic analysis of turbulent journal bearings supporting an unbalanced rigid shaft is proposed. The method is based on two assumptions: the separation of variables for pressure and a parabolic pressure distribution in the axial direction of the bearing. To take into account inertia effects, the well-known algebraic turbulent model based on the Prandtl mixing length hypothesis is used. Using the Constantinescu's approach, the pressure equation is modified by introducing two turbulent coefficients which are depending on the local Reynolds number. The nonlinear equations of motion for the rotor-bearing system are solved by means of the Euler's scheme, and the journal centre trajectories are examined for cases with and without unbalance forces. To illustrate the validity of the present study, three cases of journal bearings are analysed. The accuracy of the minimum film thickness, the dynamic transmissibility coefficient and the peak-to-peak displacement amplitudes obtained by the proposed methodology are comparable to the more elaborate and time consuming 2-D finite difference solution, while the turbulent journal centre orbits are comparable to those obtained experimentally.It is concluded that the optimised short bearing theory shows the advantage of minimising the computation time required for nonlinear dynamic analysis of laminar and turbulent journal bearings without any significant loss of accuracy.     

轴承非线性油膜力的一种变分近似解

基于自由边值理论和凸集上的变分方法，提出一种求解当轴颈大扰动时实际轴承瞬态油膜力的近似公式。公式中引入一个参数来模拟油膜破裂自由边界（雷诺边界条件），则凸集上的泛函极值问题就转换为求此参数的代数极值问题。对椭圆轴承在轴颈作大范围扰动情况下的计算结果表明，这一方法达到了很高的精度，可用于转子－轴承系统的非线性动力分析，能大量降低数值计算瞬态油膜力所需的计算量。     

考虑油膜力作用的船舶主推进系统冲击研究

舰船推进轴系是舰船动力装置的重要组成部分,它的稳定性是舰船生命力的基本保证.本文以舰船主推进轴系为研究对象,考虑了非线性油膜力的作用,在推进轴的非线性油膜力模型中,考虑了油膜涡动效应和挤压效应以及多个轴承油膜力的耦合影响,并考虑了轴承结构本身的刚度.文中采用弹性体动力学方法对推进轴建模,考虑了在外冲击作用下转速和轴承油膜力对于转轴冲击响应的影响,考虑横向运动与转动耦合作用,导出以非线性偏微分方程描述的舰船主推进轴的动力学方程,并用经典理论对其进行离散,最后采用龙格-库塔法进行数值仿真.实例分析指出转速对于转轴冲击响应的影响不可忽略.     

Experimental and numerical analysis of nonlinear dynamics of rotor–bearing–seal system

Nonlinear dynamics and stability of the rotor–bearing–seal system are investigated both theoretically and experimentally. An experimental rotor–bearing–seal device is designed and corresponding tests are carried out. The experimental rotor system is simplified as the Jeffcott rotor. The nonlinear oil–film forces are obtained under the short bearing theory and Muszynska nonlinear seal force model is used. Numerical method is utilized to solve the nonlinear governing equations. Bifurcation diagrams, waterfall plots, Poincaré maps, spectrum plots and rotor orbits are drawn to analyze various nonlinear phenomena and system unstable processes. Theoretical results from numerical analysis are in good agreement with results from experiments. Conclusions are drawn and prove that this study will contribute to the further understanding of nonlinear dynamics and stability of the rotor system with the fluid-induced forces from oil–film bearings and the seals.