軸承-裂紋轉(zhuǎn)子-機(jī)匣系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、本文就大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性做了大量的研究工作，其中主要針對裂紋轉(zhuǎn)子時(shí)變剛度和非穩(wěn)態(tài)油膜力以及轉(zhuǎn)子與機(jī)匣的碰摩對裂紋轉(zhuǎn)子非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響做了較為系統(tǒng)的理論研究和數(shù)值仿真，為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)安全運(yùn)行和故障診斷提供了依據(jù)和參考。 1. 綜述了裂紋轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的工程背景、意義及研究現(xiàn)狀，并介紹了非線性動(dòng)力學(xué)和混沌的發(fā)展歷程。 2. 對三種裂紋轉(zhuǎn)子的數(shù)學(xué)模型：線性周期時(shí)變系統(tǒng)模型、非線性渦動(dòng)模型、考慮轉(zhuǎn)子圓盤傾

2、角的非線性渦動(dòng)模型進(jìn)行了推導(dǎo)。 3. 考慮到裂紋轉(zhuǎn)子的剛度是非線性時(shí)變量，建立了轉(zhuǎn)子裂紋模型并進(jìn)一步推導(dǎo)了裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，并對動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了無量綱化；通過數(shù)值仿真的方法，對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)裂紋在運(yùn)行過程中的非線性行為進(jìn)行了研究，分析了轉(zhuǎn)速比和偏心量等參數(shù)對轉(zhuǎn)子分叉混沌的影響，得到了該轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在某些有實(shí)際意義的參數(shù)領(lǐng)域內(nèi)非線性響應(yīng)的時(shí)程曲線、相圖、軸心軌跡、龐加萊映射和幅值譜圖等特性曲線，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)存在混沌行為。 4.

3、非穩(wěn)態(tài)油膜力是影響裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要原因之一。以短軸承非穩(wěn)態(tài)油膜力和裂紋轉(zhuǎn)子非線性剛度的耦合為基礎(chǔ)，建立了軸承－裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，并對動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了無量綱化；對軸承－裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)由非穩(wěn)態(tài)油膜力和非線性剛度耦合引起的非線性動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值仿真研究，得到了該系統(tǒng)隨轉(zhuǎn)速及偏心量參數(shù)變化發(fā)生的分岔和混沌特性，發(fā)現(xiàn)該類系統(tǒng)在運(yùn)行過程中存在周期運(yùn)動(dòng)、概周期運(yùn)動(dòng)和混沌運(yùn)動(dòng)等豐富的非線性現(xiàn)象。 5. 裂紋轉(zhuǎn)子和機(jī)匣之間的間隙