具有非线性刚度的转子系统局部碰摩动力学行为研究

建立了具有非线性刚度的转子系统局部碰摩的动力学微分方程,并应用数值分析方法研究了此类系统响应的复杂动力学行为,利用转子响应的分岔图、最大Lyapunov指数曲线图、Poincar截面映射图等图形分析了系统响应的周期运动、拟周期运动、倍周期分岔、阵发性分岔、混沌等运动形式的转化与演变过程.     

耦合故障下水轮机振动特性分析

针对水轮机转子质量偏心和不对中等故障,建立水轮机转子非线性动力学模型,并分析质量偏心、不对中量和转速等对水轮机振动的影响,探索水轮机转子的非线性动力学特性。仿真结果表明,同样条件下耦合故障对水轮机运行状态的影响要大于单故障情况,且随着转速增加,多故障耦合下水轮机振动不仅剧烈,且水轮机运行状态复杂,可分为平稳运行状态、周期性碰摩状态和混沌运行状态等3种类型,这为分析和研究水轮机振动现象及故障诊断提供了理论依据,具有重要的学术意义和实用价值。     

齿轮转子-轴承传动系统的周期运动稳定性与分岔

建立了一个单级齿轮转子-轴承传动系统动力学模型,获得系统受到外部谐波激励时系统的周期响应,推导出系统n-1周期运动的四维Poincaré映射。利用Poincaré映射方法和数值仿真,对系统的稳定性与分岔进行分析,分析了系统n-1周期运动的Hopf分岔、周期倍化分岔及强共振情况下的亚谐分岔。研究了当分岔参数变化时碰撞振动系统由概周期碰撞运动向混沌运动的演化过程。通过对齿轮转子-轴承传动系统分岔与稳定性的研究,为工业实际中齿轮传动系统的优化设计提供了理论依据。     

转子轴承系统的故障及其诊断

旋转机械是工业生产中应用最广泛的一类机械设备,转子轴承系统作为旋转机械的核心部件。转子轴承系统也面临着如轴承部件损坏、转子不平衡、转子不对中、动静碰摩、油膜涡动等易发故障。因此,必须转子轴承系统可能出现的异常现象的机理进行分析,及早发现问题,及时排除故障,保证转子轴承系统的可靠工作,避免造成经济损坏或出现重大安全事故。     

旋转机械碰摩转子系统的可靠性灵敏度设计

在碰摩转子系统动力学方程的基础上,将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,应用随机摄动理论、Kronecker代数、四阶矩技术和矩阵微分理论,讨论了具有随机参数的转子系统碰摩的可靠性灵敏度问题,提出了转子系统可靠性灵敏度设计的数值方法,给出了碰摩转子系统随机参数统计特性可靠性灵敏度的变化规律,研究了转子系统随机参数统计特性的改变对碰摩转子系统可靠性的影响,为转子系统的可靠性设计提供了理论依据.数值算例表明,计算结果与通常的定性分析结果完全一致,验证了本文方法的有效性.     

泵水润滑轴承—转子系统的动力学特性研究

针对当前泵水润滑轴承-转子系统模态分析与稳定性等动力学特性研究相对薄弱等问题,以设计的某高压多级泵为例,通过合理简化,建立研究该泵轴承-转子系统动力学特性的三维实体模型与数学模型;利用ANSYS进行的考虑惯性效应、不同角速度的多载荷模态分析生成了刚性支承坎贝尔图,计算得到了考虑陀螺效应的前4阶固有频率、3000 r/min载荷下的正进动涡动转速(即临界转速);分析得出了系统在工作转速与非工作转速下的轴系不平衡响应曲线;恒定转速下突加激励时转子系统的瞬态特性分析表明,虽然突加激励力后转子系统会出现较大振动,但随后振幅逐渐减小并趋于稳定,说明该水润滑轴承-转子系统是稳定的刚性系统.     

含裂纹双跨转子-轴承系统周期运动的稳定性

建立了带有裂纹故障的双跨弹性转子系统的动力学模型,利用求解非线性非自治系统周期解的延拓打靶法和Floquet理论,研究了系统周期运动的稳定性及失稳规律。系统以倍周期分岔形式失稳,且在不同转速下,系统会出现倍周期分岔和Hopf分岔等不同的分岔形式。在亚临界转速区系统响应中出现了1／3倍频、1／2倍频、2／3倍频、1倍频、2倍频等频率成分,但是在超临界转速区,2倍频及以上频率的峰值明显减小。     

旋转机械碰摩转子系统的可靠性灵敏度设

在碰摩转子系统动力学方程的基础上,将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,应用随机摄动理论、Kronecker代数、四阶矩技术和矩阵微分理论,讨论了具有随机参数的转子系统碰摩的可靠性灵敏度问题,提出了转子系统可靠性灵敏度设计的数值方法,给出了碰摩转子系统随机参数统计特性可靠性灵敏度的变化规律,研究了转子系统随机参数统计特性的改变对碰摩转子系统可靠性的影响,为转子系统的可靠性设计提供了理论依据。数值算例表明,计算结果与通常的定性分析结果完全一致,验证了本文方法的有效性。     

基于小波分析的转子碰摩故障特征提取

针对不同碰摩程度的转子故障,利用小波基函数"db12",进行6层小波分解,对故障特征比较明显的小波频带,利用Morlet小波尺度图进行时频特征提取,给出了各频带内分解信号的特点以及其频带能量比例.结果表明,采用两种小波基函数和频带能量图可以很好地提取不同碰摩情况下的故障特征.轻微碰摩时,碰摩引起的高低频分量很弱;中度碰摩时,引起比较稳定的x/2谐波系列;严重碰摩时,高于转频的谐波成分,能量均达到最大.     

蓄能机组转子系统三维动力特性研究

受机械、电磁、水力等因素的影响,抽水蓄能发电机组轴系临界转速分析是复杂的转子动力学问题。采用SAMCEF ROTOR程序建立了抽水蓄能发电机组转子-轴承-电磁系统三维有限元模型,计算了不平衡磁拉力刚度系数以及轴系的临界转速和振型。讨论了发电机不平衡磁拉力、导轴承刚度系数变化对临界转速的影响。结果表明,不平衡磁拉力随着励磁电流和转子偏心距的增加呈非线性增加,并使一阶临界转速降低;轴系的临界转速随导轴承轴承刚度的增加而增加。水导轴承对2阶临界转速影响较大。上、下导轴承对1、3阶临界转速影响较明显。     

旋转机械支座松动故障的实验

在单跨转子模型实验台上,人为松动轴承座一侧的紧固螺栓,造成支承结构的弹性刚度减弱,模拟实际工程中存在的旋转机械松动故障。利用三维谱阵图、小波尺度图和轴心轨迹图对采集到的带有松动故障的竖直方向振动信号进行了分析。分析结果表明,在一阶临界转速附近会产生比较混乱的低频分量,出现了复杂的非线性现象,如出现拟周期、分岔等现象。在超过2倍临界转速后低频成分趋于稳定。     

大型水轮发电机组轴系振动稳定性

随着水电事业的发展，在我国的大型电站中，所用水轮发电机组的容量、尺寸及比转速在不断提高，所采用的材料强度也在不断提高，从而导致水轮发电机组刚度相对降低，因此弄清水轮发电机组的动态特性是必不可少的。利用转子轴承系统动力学，可建立水轮发电机组轮机主轴的数学模型，用以描述水轮发电机组轴系的弯曲振动和对水轮发电机组进行较系统的动力分析。以某电站水轮发电机组为例，建立了水轮发电机组主轴系统稳定性分析的计算模型，利用Riccati传递矩阵法计算了机组的临界转速，并对影响机组轴系临界转速的各个因素进行了计算分析，为以后对大型水轮发电机组的轴系动力特性分析提供参考和技术支持。随着计算机技术的不断发展，以及转子动力学理论的进一步完善，针对大型机械转子系统的动力学仿真将对机组的安全稳定运行发挥越来越大的作用。     

万吨级反渗透海水淡化高压泵级数的优化选择

反渗透海水淡化高压多级离心泵为新型轴向吸入节段式多级泵．为了提高其效率以及转子系统的稳定性,利用ANSYS有限元分析软件,对不同级数的海水淡化多级泵转子-轴承系统进行了模态分析,计算了转子系统的临界速度,研究了临界转速与级数的关系以及对数衰减率与级数的关系,并结合多级泵效率与级数的关系,讨论了海水淡化高压泵级数的最优选择．综合转子系统的稳定性和效率两方面因素,海水淡化用高压多级泵选用6级较为合适．可为设计过程中对参数的合理选择提供一些参考依据．     

海水淡化泵水润滑轴承试验测试与分析

为了研究不同转速下水润滑轴承动压润滑效果和系统稳定性,依据海水淡化泵的结构特点,设计了水润滑轴承试验台.基于试验对水润滑轴承周向压力分布及轴心轨迹进行监测分析,同时采用刚体求解方法对轴心涡动轨迹进行数值模拟计算,并将试验结果与数值模拟结果进行对比验证.结果表明:低转速时,楔形间隙内润滑介质水较少,水膜压力分布不连续且压力值较低,各监测点的压力曲线不稳定;随着转速的增大,润滑介质水增多,流体动压润滑效果增强,水膜承载效果增强,压力分布与压力曲线开始趋于稳定,表明整个轴承-转子系统开始趋于稳定;同时,随着转速的增大,液膜厚度增大,轴颈涡动振幅增大,涡动中心明显上移,试验实测结果与CFD模拟计算结果一致,验证了采用数值模拟来研究轴承-转子系统动力学特性有一定的借鉴和参考价值.     

液压二次调节加载系统负载干扰的主动抑制

建立了液压二次调节加载系统仿真模型,通过仿真与试验结果对比,验证了模型的准确性.分析了典型的转速-转矩控制方式液压二次调节加载系统中.转矩变化通过被试件的机械耦合通道所引起的转速波动问题.结果表明,液压二次调节加载系统中并不存在明显的耦合干扰现象,加载元件对输入元件转速的影响主要表现为一种负载干扰.采用结构不变性原理,设计了前馈补偿环节对转速进行了近似补偿,实现了对这种负载干扰的主动抑制.     

多平行轴斜齿轮转子系统耦合振动分析与计算

风电产业的迅速发展对风力发电机组齿轮箱运行的稳定性和高效性提出了很高的要求,为了降低由于振动导致的齿轮箱故障,提高机组工作的可靠性,需要探求降低齿轮箱故障的有效途径。文章以齿轮转子动力学为理论依据,以改变齿轮转子系统固有频率为目的,结合风力发电机组高速传动系统的实例,运用有限元方法,模拟齿轮转子系统在耦合与非耦合情况下的动态振动过程,计算系统的各阶模态值;研究改变系统元件的几何参数对系统固有频率的影响;提出改变系统固有频率避免共振的有效途径,并以风力发电机组的两级平行轴齿轮转子系统来验证方法的可行性。     

越野汽车车桥模拟加载试验系统的解耦

针对越野汽车车桥模拟加载试验系统,分析了机械耦合对系统控制性能的影响。仿真研究结果表明,模拟驱动的转速控制子系统与模拟二桥和轮边负载的转矩控制子系统之间的机械耦合干扰误差较大,明显降低了系统的控制精度。通过在系统中加入特定的解耦控制元件,实现了模拟加载系统的解耦,使各子系统成了接近完全独立的控制系统,有效地消除了耦舍的不利影响,使系统的控制性能得到了显著改善。所采用的解耦方法,为实现模拟加载试验系统的解耦控制、进一步提高整个试验系统的工作性能,提供了一种有效的途径。