受電磁激勵連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性振動與穩(wěn)定性.pdf

1、大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如泵、壓縮機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等，是廣泛應(yīng)用于能源、化工、電力、國防、運(yùn)輸行業(yè)的重要裝備，一旦出現(xiàn)安全事故或損毀，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷害。隨著生產(chǎn)的提高和科技的進(jìn)步，旋轉(zhuǎn)機(jī)械正向著大型、高速、重載、大柔度、強(qiáng)非線性和多物理場耦合的方向發(fā)展，由此帶來許多亟待解決的科學(xué)問題，需要學(xué)術(shù)界和工程界深入開展研究。
　　旋轉(zhuǎn)機(jī)械的動力部分是轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子組件受到質(zhì)量偏心、滑動軸承、流場、電磁場等多種類

2、型的載荷激勵。其中，由多物理場相互作用產(chǎn)生的載荷往往是轉(zhuǎn)子運(yùn)動狀態(tài)的非線性函數(shù)。研究者需要合理地對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行建模，開展準(zhǔn)確的動力響應(yīng)和穩(wěn)定性研究，為未來解決實(shí)際工程問題提供理論依據(jù)。
　　根據(jù)工程實(shí)際中泵轉(zhuǎn)子組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文建立了適用于以轉(zhuǎn)軸為主體的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的連續(xù)體模型。在連續(xù)轉(zhuǎn)子模型的基礎(chǔ)上，考慮非線性油膜力和非線性電磁力的耦合作用，建立系統(tǒng)的動力學(xué)控制方程。通過近似解析解和數(shù)值解方法，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了動力學(xué)響應(yīng)分析

3、和穩(wěn)定性分析:
　　(1)使用連續(xù)轉(zhuǎn)子模型建模，推導(dǎo)了受非線性油膜力和非線性電磁力耦合激勵的連續(xù)轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程。采用Routh-Hurwitz判據(jù)得到轉(zhuǎn)子平衡構(gòu)型的穩(wěn)定域;使用平均法確定了系統(tǒng)的主共振響應(yīng);利用數(shù)值方法研究了油膜力、電磁力和轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)動力響應(yīng)的影響，分析了系統(tǒng)存在的多倍周期運(yùn)動、分岔、擬周期運(yùn)動和混沌等復(fù)雜非線性動力現(xiàn)象。
　　(2)使用廣義諧波平衡法，在頻域內(nèi)建立了連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)諧波響應(yīng)的控制方程

4、，求解了平面連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的近似周期解，確定了運(yùn)動隨轉(zhuǎn)速發(fā)生的分岔類型以及近似周期解的穩(wěn)定性。之后，將這一方法推廣到空間連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)近似周期解、分岔及其穩(wěn)定性的分析和研究。
　　(3)構(gòu)造含參數(shù)振動并受到非線性耦合激勵的連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，使用多尺度法研究了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)生主（參數(shù)）共振、亞諧共振和超諧共振的現(xiàn)象。利用數(shù)值積分方法，分析了電機(jī)磁極對數(shù)、激磁電流基波磁動勢、質(zhì)量偏心和油膜力對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性參數(shù)激勵響應(yīng)的影響。
　　(4)研