轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力特性及若干非線性問題的研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是各類機(jī)械的常見結(jié)構(gòu)，在大功率高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，難免發(fā)生各種各樣的故障。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障的非線性動力學(xué)研究作為現(xiàn)代轉(zhuǎn)子動力學(xué)的新熱點(diǎn)內(nèi)容，它以轉(zhuǎn)子故障的非線性為主要研究對象。研究問題主要是求解各種故障情況下的動態(tài)響應(yīng)，研究故障轉(zhuǎn)子的本質(zhì)特征，辨識診斷故障；分析系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)響應(yīng)形式的影響規(guī)律以及對系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)定性的影響；研究穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及其穩(wěn)定性隨系統(tǒng)參數(shù)變化的演化規(guī)律以及引起的分叉與混沌行為特性等等。目前耦合故障的研究正在成為熱點(diǎn)，主

2、要研究耦合故障轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性以及故障的耦合特性。由于工程實(shí)際對故障診斷技術(shù)的迫切要求，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合故障的非線性動力學(xué)研究在深度和廣度兩方面都有了一定進(jìn)展，受到了越來越多的重視。 本文主要以旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)為研究對象，研究轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的故障機(jī)理及其特點(diǎn)。在現(xiàn)代非線性理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論的指導(dǎo)下，重點(diǎn)對轉(zhuǎn)子的油膜力問題及油膜力支撐下的轉(zhuǎn)子碰摩、氣流激振問題的故障機(jī)理、故障特征等內(nèi)容進(jìn)行了力所能及的工作，主要的工作表現(xiàn)在以下

3、幾個方面： (1)對軸承油膜力的非線性表達(dá)式進(jìn)行了研究，建立了考慮潤滑油粘性剪力作用的短軸承模型，在此基礎(chǔ)上，利用直接數(shù)值積分方法和計算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)研究，分析了剛性Jeffcott轉(zhuǎn)子在新油膜力模型下的穩(wěn)定性，研究了該系統(tǒng)的分叉和混沌現(xiàn)象。繪制了轉(zhuǎn)子響應(yīng)的分叉圖、Poincare截面圖、時域波形圖、相軌跡圖、軸心軌跡圖等。利用這些圖示表現(xiàn)手段從不同側(cè)面描述和揭示了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性。 (2)建立了一個支撐在計及粘性

4、剪力的油膜力模型上的四個質(zhì)量、八個自由度的碰摩轉(zhuǎn)子的動力學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型是由一分段線性剛度的碰摩力、非線性油膜力和氣流激振力耦合而成的非線性系統(tǒng)。然后用數(shù)值仿真研究了參數(shù)對該系統(tǒng)響應(yīng)的影響。 (3)對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)油膜故障和碰摩故障分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析了兩種故障的特征機(jī)理，并且驗(yàn)證了第二章和第三章中所用到的程序的正確性。 (4)用C++語言和Ansys工程軟件分別編寫了計算轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的程序，給出了具體算