整体齿轮增速式离心压缩机振动耦合动力特性研究

以一台在役的六级整体齿轮增速式离心压缩机为研究对象,基于转子动力学和齿轮动力学理论,建立了全自由度齿轮-轴承-转子耦合系统有限元模型。计算了考虑齿轮啮合接触的转子系统固有频率、模态振型和不平衡响应,得出了这种复杂轴系的模态特征与振动传递特性。在此基础上,研究了不同支撑型式下转子振动响应特性,并探讨了齿轮螺旋角对转子振动的影响。研究结果表明,耦合轴系的固有频率和不平衡响应峰值都有所增大;转子系统在可倾瓦轴承支撑下,无论过临界还是工作转速振动幅值均较低;当齿轮螺旋角为15°时,转子振动幅值最小。     

时变啮合刚度对转子—轴承系统动力特性的影响

在考虑齿轮时变啮合刚度的情况下,建立了齿轮耦合的转子－轴承系统的非线性动力学模型,用数值仿真法研究系统的稳态不平衡响应时发现,由于齿轮时变啮合刚度的影响。在系统响应中,不但会出现对应于啮合频率的响应分量,而且在某种条件下,该分量甚至超过基频分量;一个转子上的不平衡质量不仅会对本身产生激励,而且也会对其它转子产生激励。     

转子—轴承系统不平衡响应的非线性动力学特性分析

利用修正的短轴承理论模型对转子－;轴承系统在各种转速和不平衡量的情况下进行了理论与数值分析,结果表明：在某些条件下,转轴系统有可能产生倍周期分岔,拟周期分岔并出现混沌振动,倍周期分岔和拟周期分岔会使转轴产生交变应力,从而对转轴的运行不利;同时,倍周期分岔和拟周期分岔都是通向混沌的道路之一,产生混沌振动时转子的运动是无序,不可预测和不稳定的,因而对转子的运行极为不利。     

轴承表面微观特征对齿轮动力学特性的影响研究

为了解轴承的表面形貌对齿轮动力学的影响规律,引入分形理论修正现有轴承间隙公式,建立考虑轴承表面微观特征因素的齿轮—轴承多自由度非线性动力学模型。利用RUNGE-KUTTA法获得时间历程图、相图、POINCARé映射图以及FFT频谱图,研究轴承面粗糙度参数对系统运动状态的影响程度。结果表明:轴承面的粗糙度参数对齿轮动力学响应影响明显,随着其增大,齿轮表面动力学特性变差,这与实际情况吻合。     

转子-轴承系统的不平衡响应灵敏度的分析

用有限元法导出了转子上各结点的不平衡响应对转子－轴承系统各参数灵敏度的计算公式。为了把灵敏度分析用于提高转子的平衡精度，着重分析了不平衡响应对结点的不平衡量以及对轴承油膜参数的灵敏度，给出了相应的表达式。这可为选择高效的校正平面，或改变油膜参数以提高平衡精度提供参考。针对大型汽轮发电机组，论证了在制造厂内对发电机和励磁机所组成的小轴系进行动平衡的必要性。     

载荷方向对立式转子导轴承润滑性能的影响

针对核主泵立式转子制造、安装、倾斜和不平衡导致的轴承载荷不确定性问题,以泵的可倾瓦导轴承为研究的目标对象,研究了载荷方向对导轴承静动特性的影响。通过数值模拟建立了定载荷方向、变轴承旋角的载荷方向转变思想;提出了基于热弹流动力润滑模型和载荷方向转变思想的润滑性能分析方法;揭示了不同载荷方向下轴承最大压力、最小膜厚、刚度和阻尼等性能参数的变化规律。计算结果表明:与典型的瓦间承载相比,轴承为典型的瓦面承载时,最小膜厚递减了26.2%,最大水膜压力递增了50%,功耗和温升变化不明显;载荷方向的主刚度和主阻尼分别递增了68.8%和44.3%,非载荷方向的主刚度和主阻尼分别递减了87.5%和71.1%,交叉刚度和交叉阻尼分别保持相等。该研究对立式转子导轴承的润滑性能设计具有一定的参考价值,在不确定载荷的情况下可按照瓦面承载方式进行润滑性能设计以确保安全可靠性。     

转子动不平衡载荷的在线识别

本文提出用复模态影响系数来解决转了大衡的在线以别和诊断问题，讨论了影响系数矩阵的力学意义．试验中可不加试重求出影响系数，并编制了相应的计算程序．     

含增速齿轮的转子系统固有特性研究

在建立齿轮啮合作用的基础上,建立了某型齿轮增速非直联压缩机转子系统有限元模型.为更能体现含齿轮转子系统的特点,首先对单轴进行分析,并在此基础之上对含齿轮啮合的整机进行了动力学特性分析,包括弯曲振动、扭转振动以及弯扭耦合振动.分析结果显示:由于齿轮啮合效应的存在,使得增速箱系统出现了新频率;轴套对耦合系统的扭转影响主要体现在第3,4阶上;而弯扭耦合特性中齿轮的耦合作用较弱.因此认为,在进行该类转子系统的设计时应充分考虑齿轮的啮合作用,以保证系统设计的缺陷达最低.研究结果可以为相关系统的设计工作及其振动控制提供理论参考.     

齿轮—转子—轴承系统弯扭耦合振动模型研究

总结了齿轮－转子－轴承系统弯扭耦合振动的耦合模型，指明了它们之间的内在关系通过计入齿轮啮合线瞬时位置的变化对齿轮间动态啮合力的影响，建立了更加合理、更加精细的弯扭耦合模型，以前的弯扭耦合模型只是文章中新模型的新例，可由新模型退化得到。     

气浮长轴承支撑弹性转子的非线性动力学行为分析

以气浮长轴承支持的高速弹性转子-轴承系统为研究对象,采用一种新的长轴承气膜力的表达式,并运用现代非线性动力学理论建立系统的动力学方程,利用Runge-Kutta法求解非线性方程,运用Fortran和Matlab对系统进行数值模拟。通过分析相图、分岔图、Poincare截面图以及幅值谱图,得出系统丰富的非线性特性。结果表明,系统中存在分岔、概周期及混沌运动等复杂的动力学行为,在此基础上分析了系统的某些参数对系统非线性动力学行为的影响。     

单盘转子系统受强动载荷作用的刚-塑性动力学响应

通常转子系统的响应分析是在弹性变形假设下进行的，但当转子受到强动载荷撞击时将产生塑性变形。本文结合转子动力学和塑性动力学，分析了单盘转子受强动载荷作用时的刚-塑性动力学响应。首先，将单盘转子系统简化为中间带质量块的简支梁，给出了在阶跃载荷作用下系统的各阶段响应模式。在此基础上，详细讨论了单盘转子在跨度中点受撞击时的动力学响应完全解，并结合龙格-库塔法得到了单盘转子的瞬态变形。所得结果可为转子系统的动力响应和失效分析提供依据。     

推力轴承油膜刚度对发电机转子轴系固有频率的影响

针对某大型水轮发电机组，计算了推力轴承的油膜刚度，并且分析了它对发电机转子轴系固有频率的影响，在计算时考虑了推力头作平动和摆动的两种情况，得到了额定运行情况下影响的具体数值。     

Study on seal improvement and rotor thrust control of centrifugal compressor

Fluid pressure variations due to process fluctuations or balance drum seal degradation can result in rotor thrust increasing that may jeopardize thrust bearing and compressor’s reliability. Also, the leakage flow through balance drum seal can seriously affect the efficiency of compressor. A method that can improve both the efficiency and reliability of centrifugal compressor is presented. The method focused on rotor thrust control and balance drum seal upgrading. The low leakage feature of Dry-Gas-Seal（DGS）, high reliability of labyrinth, and the feasibility of upgrading existing structure are taken into account at the same time to design a combined labyrinth-dry gas seal system on the balancing drum. Based on the combined seal system, a Fault Self-Recovering（FSR） system for the fault of rotor shaft displacement is introduced to assure the safety and reliability of centrifugal compressor. The modern Computational Fluid Dynamics（CFD） is used to validate this envision. The numerical result and relevant information indicate that the combined sealing system could improve the efficiency of the centrifugal compressor by about 4%.     

双模数大排量齿轮泵动态特性仿真研究

设计双模数啮合齿轮泵,对主、从动齿轮啮合过程及接触强度进行了仿真研究.将两种不同模数的齿轮进行匹配,设计双模数主、从动齿轮,提高齿轮的排量;以刚度、阻尼、摩擦系数模拟齿轮之间的油膜间隙,对主、从动齿轮的工作过程进行仿真研究,再利用Workbench对主、从动齿轮进行接触有限元分析.计算分析结果表明:双模齿轮泵排量是同体积齿轮泵的2～6倍,齿轮泵工作时,第一对小齿啮合时接触应力最大,从动齿轮工作过程中的变形量大于主动齿轮,两齿轮的安全系数较大,强度能够满足使用要求.     

齿轮转子系统参数振动特征的数值研究

以渐开线直齿圆柱齿轮传动作为研究对象,计及轴和支承的弹性变形以及轮齿时变啮合刚度,忽略啮合侧隙和轴承间隙,建立了齿轮转子系统扭转—横向振动相互耦合的3自由度动力学方程。利用数值仿真方法,研究了系统在时变刚度激励下稳态响应的特征,探讨了支承刚度、支承阻尼、啮合阻尼等参数对振动失稳和参数共振的影响。研究结果对于齿轮传动的减振与降噪具有积极意义。图9,参14。     

两跨四支撑轴系转子低速动平衡实验研究

针对两跨四支撑汽轮机组、压缩机组等轴系中各跨转子动平衡合格,但安装试车后仍发生轴系不平衡振动故障的问题,研究各跨转子残余不平衡量耦联效应对轴系转子振动特性的影响。搭建了两跨四支撑（2N支撑）轴系实验台,模拟开机启动过程,实验对比了针对轴系转子系统的两种低速动平衡方式。实验结果表明,对两跨四支撑转子整体进行组合的低速动平衡效果优于对转子1、2单独进行低速动平衡。     

大型双排四点接触球轴承载荷分布影响因素研究

为充分研究大型双排四点接触球轴承的载荷分布,采用超单元法模拟滚珠滚道接触,用等效梁法模拟螺栓,得到大型双排四点接触球轴承有限元简化模型,并通过与理论模型及经验公式结果对比,验证了该模型的正确性。在此基础上,利用此模型分析螺栓预紧力、安装表面平面度及变桨同步度对轴承载荷分布的影响。结果表明:随着均布螺栓预紧力的增加,轴承最大接触载荷先降低后小幅增加;非均布螺栓预紧力使轴承接触载荷波动加剧;平面度误差会造成轴承接触载荷分布不规则突变;当变桨同步度为负时,轴承的接触载荷增大。     

水润滑艉轴承负载能力的分析

以具有弹性的塑料轴承为例，分析相应的流体动力润滑机理以及水槽结构形式对其运行特性的影响．结果表明，一个连续的不开槽的轴承表面比一个开槽的轴承表面允许水力膜形成更高的动压力；长径比大的轴承，其负载能力亦相对较大。