转子有碰摩和支承松动故障时的非线性特性研究

以具有支承松动的Jeffcott转子为研究对象，并考虑到转子系统转子和定子间的碰摩现象，分析了支承松动和碰摩对转子系统刚度的影响，建立了转子系统振动的微分方程，并用数值方法分析了其非线性动力学特性。数值分析表明，转子在碰摩和支承松动这两种非线性因素的作用下，表现出复杂的非线性行为。     

油膜支承转子系统动静件碰摩特征分析

以支承在油膜轴承上的Jeffcott转子为对象，分析了油膜力对碰摩转子动力学行为的影响。通过与刚支情形对比，发现油膜力是耦合作用于碰摩转子系统，有时能够抑制振动，有时却加剧振动。因此实际转子碰摩故障诊断过程中，必须在充分考虑支承情况的基础上建立合理的非线性动力学模型，才能为实际转子系统的碰摩故障分析提供必要的理论依据。     

转子/定子碰摩响应的全局动力学特性研究

在不考虑自重的转子系统全局碰摩动力响应特性的解析分析基础上,应用数值分析方法,研究了考虑自重的转子系统的全局碰摩动力响应特性。通过大量的数值计算得到了不同参数平面内、不同碰摩响应的稳定区域图。研究表明重力引起的静变形与偏心距之比是决定转子的碰摩响应的变化大小的重要参数,比值越大,转子碰摩响应较不考虑自重的转子碰摩响应的变化越大,会出现多种复杂的响应和共存现象。本研究有助于认清系统参数相互作用对出现不同碰摩响应序列的影响。     

高速对称刚性转子的碰摩运动

本文分析了高速对称刚性转子圆柱形碰摩运动和圆锥形碰摩运动，给出了发生圆柱形碰摩运动时系统的稳定范围，对于圆形碰摩运动，给出了其涡动角速度的一阶近似表达式，这可为转子系统的故障诊断提供一定的理论基础。     

滑动轴承-转子系统动力学研究若干成果

本文介绍近年来我们在滑动轴承-转子系统动力学理论和应用研究的若干结果：1．低频振动失稳机理：Hopf分岔；2．稳定裕度问题；3．非稳态分岔和碰摩；4．两跨转子实验中的双低频现象；5．轴系-支撑内共振与机组故障综合治理；6．非线性传递函数动平衡法。     

系统参数对碰摩转子稳态响应的影响

本文基于线性碰摩力模型,分析了转定子存在偏心时柔性JEFFCOTT转子的碰摩响应。通过数值仿真,揭示了转子碰摩响应与系统参数之间的定性关系,指出较小的定子刚度、较大的系统阻尼有利于抑制转子的混沌振动。     

非线性碰摩力对碰摩转子分叉与混沌行为的影响

研究了具有非线性碰摩力的转子局部碰摩的分叉与混沌运动,利用计算机仿真对某发动机转子的碰摩故障进行了数值模拟,讨论了转子系统参数的变化对转子混池运动状态的影响,并与碰摩实验结果进行了比较,发现了具有非线性碰摩力的转子局部碰摩转子系统的各种多周期运动和混沌运动及其演变过程。     

转子与定子碰摩的非线性动力学研究

转子与定子碰摩的动力学行为及其与系统参数关系对旋转机械设计和安全运行至关重要. 转子/定子碰摩系统是一类多参数控制的高维非光滑强非线性系统, 其动力学行为非常复杂. 本文主要从动力学与控制的角度对过去半个世纪有关转子与定子碰摩的研究成果进行归纳和总结, 其目的在于帮助读者尽可能全面系统地了解该问题的研究现状, 提炼尚待解决的问题, 以求推动转子与定子碰摩研究的进一步深入, 并为解决实际问题提供帮助. 本文将首先从碰摩局部模型和碰摩系统模型两个方面对已有的转子/定子碰摩系统的建模进行了简单的划分和归类. 其次, 以典型碰摩非线性响应为主线, 分别介绍了有关同频碰摩响应、谐波周期碰摩响应、准周期局部碰摩响应、干摩擦自激反向全周涡动响应、碰摩的全局响应行为以及碰摩响应的分岔与混沌方面的研究成果. 接下来讨论了在主被动抑制碰摩振动方面取得的结果. 最后, 给出结论并提出有待进一步研究的问题.     

偏心量对轴向碰摩系统弯扭耦合非线性振动特性影响的分析

对偏心量改变导致的轴向碰摩系统的弯扭耦合非线性振动特性的变化进行了初步研究。建立了转静子耦合系统计算模型,利用数值积分和Poincare映射方法,对转子系统由于轴向碰摩故障导致的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,给出了系统响应随偏心量变化的分岔图和一些典型的Poincare截面图、相轨图、轴心轨迹、幅值谱图和时域响应等。研究结果表明:偏心量是激起碰摩的一个主要因素,且系统响应对偏心量的变化比较敏感,随偏心量的增加,系统的响应将呈复杂化;碰摩发生后,振动响应的主要成分为1/3、1/2、2/3和1倍频,但各成分的存在与否与偏心量大小有关,有时会导致高阶频率成分的出现;碰摩发生后时域波形和轴心轨迹有明显的改变;分岔图是判别系统是否碰摩的有效工具;转、静子的扭转振动响应,对碰摩的发生和消失表现得更为明晰和精确,且其特征也不同于已知的其它故障类别,尤其是静子机匣,故应用扭转振动特性来监测和诊断碰摩故障是可取的;依据单一的振动谱图分析系统的特征较为困难,甚至有可能误判,因此应结合几种谱图综合判断。     

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。     

非线性转子的低频振动失稳机理分析

包括两部分内容：１）材料内阻作用下转子自激振动的局部分岔分析；２）考虑湍流因素的滑动轴承油膜力作用下转子轴承系统油膜失稳机理的全面分析。结果表明，非线性转子的自激振动表现出复杂的动力学现象，这些低频振动现象的揭示，为工程上转子故障的识别和预防提供了理论依据。     

Turbocharger rotor dynamics with foundation excitation

To investigate the effect of foundation excitation on the dynamical behavior of a turbocharger, a dynamic model of a turbocharger rotor-bearing system is established which includes the engine’s foundation excitation and nonlinear lubricant force. The rotor vibration response of eccentricity is simulated by numerical calculation. The bifurcation and chaos behaviors of nonlinear rotor dynamics with various rotational speeds are studied. The results obtained by numerical simulation show that the differences of dynamic behavior between the turbocharger rotor systems with/without foundation excitation are obviously. With the foundation excitation, the dynamic behavior of rotor becomes more complicated, and develops into chaos state at a very low rotational speed.     

弹性支承有间隙的复合转子系统的混沌特性

用近代非线性动力学理论分析了支承有间隙的调整对对称刚性复合转子系统的复杂运动,用数值方法得到系统在某些参数区域内的轴心轨迹图、Poincare映射图和分岔图,讨论了转速变化时出现的周期、倍周期、拟周期和混沌运动,分析结果为定性地改善转子系统的稳定运动状态提供了理论依据。     

Safety margin criterion of nonlinear unbalance elastic axle system

IntroductionAtpresentanewanddevelopingsubject—chaoticdynamicsstartsabroadprospectforanalysisofnonlinearsystem[1～ 5 ].Largerotatingmachineryisatypicalnonlinearnon_autonomoussystem .Thesaferunofrotorsystemisofgreatsignificancetosociallifeandeconomicdevelopment.Thestabilityisthekeytosafeoperation .Thesafestabilityanalysisandcontrolforlargesystemisnotonlyamajorbasicresearchbutalsoisveryimportanttosolvethesafeproblemsinlifeandproduction[6 ,7].Soar,althoughmanymathematicians,mechanistsandengineer…     

迷宫密封转子系统非线性动力稳定性的研究

研究迷宫密封对转子系统动力稳定性的影响，迷宫密封的气动力采用Muszynska非线性力模型，计算了单盘Jeffcott转子非线性动力学特性。对Jacobi矩阵的分析表明，在密封力的影响下，转子达到一定转速后开始失稳，发生Hopf分岔，进入周期涡动状态，涡动幅度随转速的提高而增大，提高到一定程度，密封和转子发生碰摩，采用Runge-Kutta法数值模拟了转子的轴心轨迹。最后分析了迷宫密封的物理和结构参数对系统运动特性的影响。     

大型转子—基础—土壤系统的动力分析

本文对大型汽轮发电机组-基础-土壤系统采用模态综合技术进行了动力分析.用弹性半空间理论建立土壤的模型,基础底板则通过弹性薄板的李兹(Ritz)函数近似解的形式来描述.用三维梁单元来建立基础底板以上的框架结构和转子系统的运动方程.此外,还用模态应变能的相对大小,在这种复杂机械结构系统存在的众多固有频率中,区分出哪些是属于主要为转子系统的固有频率,称为“重要振动固有频率”,以确定系统的临界转速.最后,对引进的一台500MW汽轮发电机组的动力特性进行了分析.     

多油楔轴承支承的转子系统在临界转速与失稳转速之间的半频振动

本文分析了多油楔轴承支承的单质量对称转子系统的非线性振动和稳定特性,研究了临界转速与失稳转速之间半频振动产生原因及其危害性.本文提出的计算方法和计算结果可供设计、计算和应用时参考.     

弹性支承滑动轴承不平衡转子系统非线性动力稳定性和分岔的研究

研究弹性支承滑动轴承不平衡转子系统的稳定性及分岔特性。建立了弹性支承-滑动轴承-转子非线性动力系统的力学模型，在油膜力非线性的情况下，应用数值模拟，采用打靶法计算了刚性转子系统的周期解，并与龙格-库塔法计算的结果进行了对比，依据Floquet理论，分析了周期解的稳定性，再结合龙格-库塔法、Poineare映射法作出了系统运动分岔图。最后，讨论了轴的柔性对转子系统运动稳定性的影响。     

水轮发电机转子偏心引起的非线性电磁振动

由于机械和电磁相互耦合,水轮发电机的电磁振动具有强非线性特征。根据不平衡磁拉力与转子偏心的非线性函数关系,通过简化的各向同性的单圆盘转子系统,建立了水轮发电机转子电磁振动的非线性系统。利用非线性振动理论的多尺度方法,从理论上分析了该系统强迫振动的稳态响应,进而研究了水轮发电机转子偏心引起的电磁振动。研究发现不平衡磁拉力使系统的涡动频率下降,使运动的中心发生变化;并且会引起两倍转频的振动。最后用模型转子仿真试验的结果验证了这些理论分析的结论。     

航空发动机整机耦合动力学模型及振动分析

面向航空发动机整机振动, 建立了航空发动机转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型. 该模型具有如下特点: (1)考虑转子、滚动轴承及机匣之间的耦合作用; (2)考虑了实际航空发动机的弹性支承及挤压油膜阻尼效应; (3)将转子考虑为等截面自由欧拉梁模型, 运用模态截断法进行分析; (4)考虑了滚动轴承间隙、非线性赫兹接触力以及变柔性VC(Varyingcompliance)振动; (5)考虑了转子与机匣之间的碰摩故障. 运用数值积分方法研究了航空发动机的整机振动规律, 包括: 滚动轴承VC振动分析、弹性支承刚度对耦合系统临界转速的影响、转轴模态截断阶数NM对系统响应的影响分析、挤压油膜阻尼器参数对系统响应的影响分析、突加不平衡的瞬态响应分析以及转静碰摩故障特性分析等.