不對(duì)中及碰摩耦合故障下高維非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的降維及穩(wěn)定性研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的高速化、大功率、重載荷等發(fā)展所帶來的問題日益突出。如轉(zhuǎn)子振動(dòng)變得更加強(qiáng)烈，各種故障發(fā)生率也明顯上升。此外，基于此類問題所建立的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程通常都為高維復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)方程，現(xiàn)有的非線性理論知識(shí)很難處理此類問題。本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象，開展含單一故障和耦合故障下高維轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和降維方法研究，并在此基礎(chǔ)上考慮擠壓油膜阻尼器的作用，研究其在故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的減振作用以及其對(duì)故障所產(chǎn)生的非協(xié)調(diào)響應(yīng)的抑制作用

2、。
　　論文首先對(duì)非線性振動(dòng)系統(tǒng)的研究方法、故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性與穩(wěn)定性研究以及擠壓油膜阻尼器動(dòng)力學(xué)特性研究的現(xiàn)狀和存在的問題做了簡(jiǎn)單的綜述。并對(duì)論文中的相關(guān)理論知識(shí)做了介紹。在此基礎(chǔ)上建立不對(duì)中-碰摩耦合故障轉(zhuǎn)子-滾動(dòng)軸承-花鍵聯(lián)軸器系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，采用兩種Galerkin法對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行降維，利用分岔圖、瀑布圖等進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：非線性Galerkin法在處理不對(duì)中單一故障及不對(duì)中-碰摩耦合故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)所得結(jié)果均能與未

3、降維系統(tǒng)較好地吻合，而標(biāo)準(zhǔn) Galerkin法所得結(jié)果則存在一定差別甚至出現(xiàn)降維方法失效；應(yīng)用非線性Galerkin法分析故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，盡管降維使故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)維數(shù)減少，但并未改變故障轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性，其故障特征信息仍得到保留。進(jìn)一步考慮擠壓油膜阻尼器的作用，研究鼠籠彈性支承對(duì)系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響、擠壓油膜阻尼器參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)減振效果的影響以及擠壓油膜阻尼器對(duì)碰磨單一故障和不對(duì)中碰磨耦合故障的影響。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著鼠籠彈性支承剛度增大，

4、系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速不斷提高；擠壓油膜阻尼器間隙對(duì)其減振效果有很大影響，在一定范圍內(nèi)，隨著間隙減小，其減振效果不斷提高，但過小油膜間隙會(huì)使擠壓油膜阻尼器產(chǎn)生很強(qiáng)的非線性，反而使系統(tǒng)振動(dòng)加大；擠壓油膜阻尼器對(duì)碰磨單一故障以及不對(duì)中碰磨耦合故障所產(chǎn)生的非協(xié)調(diào)響應(yīng)具有很好的抑制作用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　本文工作表明，尋求有效的不對(duì)中及碰摩耦合故障下高維非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)降維方法，研究耦合故障機(jī)理及動(dòng)力學(xué)特性對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起