推力轴承对轴承—转子系统的耦合作用研究

研究了推力轴承对轴承－转子系统的耦合作用，在传递矩阵法的基础上，提出一种研究考虑推力轴承的影响的轴承－转子系统的动力学的通用方法。     

轴向磁悬浮轴承的力学特性分析

介绍了五自由度电磁轴承系统中轴向磁悬浮轴承的各种可能受力情况,及其位移传感器的安装位置在分析上述情况时的作用;同时讨论了轴向磁悬浮轴承对径向轴承的影响,分析了一般情况下径向位移传感器的安装位置对轴向和径向轴承间静态和动态力耦合以及系统稳定性的影响。分析结果表明位移传感器的安装位置对电磁轴承系统的稳定性分析有着重要的影响,也是分析设计此类轴承必须考虑的因素之一。     

动载荷作用下中介轴承的非线性热行为研究

中介轴承作为双转子系统高低压转子重要的支承部件,其内圈和外圈均随着低压转子和高压转子高速旋转, 其传热问题更加突出.本文研究中介轴承在非线性动载荷作用下的非线性热行为.基于双转子系统动力学响应定义中介轴承动载荷,考虑中介轴承的径向游隙、分数指数非线性和参数激励等非线性因素,中介轴承动载荷会出现跳跃和双稳态等非线性行为. 考虑润滑剂的黏温关系,根据Palmgren经验公式建立动载荷作用下中介轴承的热传递模型,通过数值求解得到中介轴承稳态温度,发现动载荷的非线性行为导致中介轴承温度出现跳跃和双稳态等非线性热行为.分析转速比、偏心距、中介轴承径向游隙、Hertz接触刚度和滚子数目对中介轴承温度及非线性热行为的影响,表明偏心距、径向游隙和刚度只影响非线性热行为,而转速比和滚子数目对两者都有重要影响. 本文研究表明,动载荷相较于静载荷更适合描述中介轴承的实际载荷,由于双转子系统具有非线性振动特性, 中介轴承的热行为也表现出复杂的非线性行为.      

推力轴承各耦合动特性系数对转子横向振动状态的贡献

系统地研究了推力轴承各耦合动特性系数对转子横向振动状态的贡献。计算结果表明，推力轴承对转子横向振动状态的影响主要由推力盘摆动而产生的耦合动特性系数所决定，而由平动所产生的耦合动特性系数对转子振动状态影响的贡献很小，可以忽略。     

大型抽水蓄能机组推力轴承特征研究—（I）静特性研究

为了精确计算可倾瓦推力轴承的静特性,本文建立了推力轴承静特性的计算模型,推导了推力轴承动力润滑的基本Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程,考虑了润滑油温粘效应、素流的影响、瓦块的温度变形及压力弹性变形。本文还以广州蓄能水电厂一期工程四号机组的推力轴承为例,计算了几种不同初始参数条件下的计算结果,以期对机组推力轴承的特性有一个较全面的认识和了解。     

动载荷作用下中介轴承的非线性热行为研究

中介轴承作为双转子系统高低压转子重要的支承部件,其内圈和外圈均随着低压转子和高压转子高速旋转,其传热问题更加突出.本文研究中介轴承在非线性动载荷作用下的非线性热行为.基于双转子系统动力学响应定义中介轴承动载荷,考虑中介轴承的径向游隙、分数指数非线性和参数激励等非线性因素,中介轴承动载荷会出现跳跃和双稳态等非线性行为.考虑润滑剂的黏温关系,根据Palmgren经验公式建立动载荷作用下中介轴承的热传递模型,通过数值求解得到中介轴承稳态温度,发现动载荷的非线性行为导致中介轴承温度出现跳跃和双稳态等非线性热行为.分析转速比、偏心距、中介轴承径向游隙、Hertz接触刚度和滚子数目对中介轴承温度及非线性热行为的影响,表明偏心距、径向游隙和刚度只影响非线性热行为,而转速比和滚子数目对两者都有重要影响.本文研究表明,动载荷相较于静载荷更适合描述中介轴承的实际载荷,由于双转子系统具有非线性振动特性,中介轴承的热行为也表现出复杂的非线性行为.     

碰摩裂纹转子轴承系统的周期运动稳定性及实验研究

根据碰摩裂纹耦合故障转子轴承系统的非线性动力学方程，利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法，研究了系统周期运动的稳定性。研究发现，小偏心量下系统周期运动发生Hopf分岔，大偏心量下系统周期运动发生倍周期分岔，偏心量的加大使周期解的稳定性明显降低；系统碰摩间隙变小，碰摩影响了油膜涡动的形成，使失稳转速有所提高；裂纹深度的加大降低了系统周期运动的稳定性。本文的研究为转子轴承系统的安全稳定运行提供了理论参考。     

涡轮膨胀机止推轴承—转子系统的振动分析

为了确保涡轮膨胀机止推轴承在受到瞬时冲击时不致发生损坏事故，研究了止推轴承－转子系统的轴向瞬态过程，计算了止推轴承的线性油膜刚度系数和阻尼系数，并对线性和非线性两种情况下的轴向瞬态响应作了分析与比较，为止推轴承－转子系统的可靠性评估提供了科学依据。     

涡轮膨胀机止推轴承－转子系统的振动分析

为了确保涡轮膨胀机止推轴承在受到瞬时冲击时不致发生损坏事故，研究了止推轴承－转子系统的轴向瞬态过程，计算了止推轴承的线性油膜刚度系数和阻尼系数，并对线性和非线性两种情况下的轴向瞬态响应作了分析与比较，为止推轴承；转子系统的可靠性评估提供了科学依据。     

推力电磁轴承的电磁场分析

利用有限元法对推力电磁轴承的磁场分布进行了分析计算,并通过对某一实际电磁轴承的推力轴承磁场分布及漏磁的分析计算,得出了推力轴承和推力盘之间的气隙及推力轴承和转子之间的气隙之比的最佳设计值,所得结果可作为推力电磁轴承实际设计的准则     

滑动轴承非线性油膜力的神经网络模型

在已有的滑动轴承非线性油膜力数据库基础上 ,将轴承的位置和速度参数加以综合 ,利用变量状态空间变换将分段的油膜力数据转换成连续的数据空间 ,建立非线性油膜力连续型数据库和相应的网络模型 .以圆轴承 -转子系统为例 ,分别采用有限差分法、数据库法和 BP网络模型计算了轴承系统的非线性油膜力和轴心轨迹 .结果表明 ,网络模型计算结果与基于数值方法的结果较为吻合 ,可以显著地提高轴承系统的计算效率     

四瓦可倾瓦径向滑动轴承动力特性的实验研究

采用在线分析方法考察了300MW汽轮发电机可倾瓦轴承的静、动力特性,探讨了载荷、轴颈转速以及动态激振力频率等参数变化对可倾瓦轴承的静、动态性能的影响,比较试验结果与理论计算结果发现,在不同频率激振力作用下,理论计算所得到的可倾瓦轴承动特性参数与试验结果有较大的差异。     

On the Development of Negative Pressure in Oil Film and the Characteristics of Journal Bearing

The stability and vibration characteristics of turbo-rotors running in journal bearings depend strongly on the characteristics of journal bearing determined by the oil film pressure and negative pressure developed in journal bearings. This paper is concerned with clarifying the development of this negative pressure and its influences by taking into account air bubbles in oil film, especially the surface dilatational viscosity, which decelerates the compression and expansion of air bubbles. Deceleration of the bubble expansion under negative pressure helps the bubbles to withstand greater negative pressure. When the negative pressure is developed in the oil film, the locus of center of journal running in bearing deviates from the well-known semi-circle like shape, and the journal center is pushed outwards and horizontally under vertical static load. This means that the stability of a turbo-rotor will be reduced when negative pressure is developed.     

Steady-state behaviour of flexible rotordynamic systems with oil journal bearings

This paper deals with the long term behaviour of flexible rotor systems, which are supported by nonlinear bearings. A system consisting of a rotor and a shaft which is supported by one oil journal bearing is investigated numerically. The shaft is modelled using finite elements and reduced using a component mode synthesis method. The bearings are modelled using the finite-length bearing theory. Branches of periodic solutions are calculated for three models of the system with an unbalance at the rotor. Also self-excited oscillations are calculated for the three models if no mass unbalance is present. The results show that a mass unbalance can stabilize rotor oscillations.     

推力主动磁轴承的动特性参数辨识

针对五自由度刚性非对称磁轴承 -转子系统 ,建立了系统动力学模型 ,在此基础上推导出系统动特性参数辨识公式 ,并用多频电流激励法辨识出参数 .与理论计算结果相比表明 :系统所建模型符合实际 ,辨识方法有效 ;径向轴承在 x和 y方向上的力 -刚度和力 -电流系数相同 ,与推力轴承对应系数相比稍大 ;推力轴承对转子横向振动产生的耦合效应明显影响系统的稳定性 ,在设计系统时必须加以考虑     

Effects of axial preload of ball bearing on the nonlinear dynamic characteristics of a rotor-bearing system

This research studies the effects of axial preload on nonlinear dynamic characteristics of a flexible rotor supported by angular contact ball bearings. A dynamic model of ball bearings is improved for modeling a five-degree-of-freedom rotor bearing system. The predicted results are in good agreement with prior experimental data, thus validating the proposed model. With or without considering unbalanced forces, the Floquet theory is employed to investigate the bifurcation and stability of system periodic solution. With the aid of Poincarè maps and frequency response, the unstable motion of system is analyzed in detail. Results show that the effects of axial preload applied to ball bearings on system dynamic characteristics are significant. The unstable periodic solution of a balanced rotor bearing system can be avoided when the applied axial preload is sufficient. The bifurcation margins of an unbalanced rotor bearing system enhance markedly as the axial preload increases and relates to system resonance speed.     

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．