【摘要】：滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為很多旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件,由于設(shè)計(jì)或運(yùn)行時(shí)的一些不合理因素可能會(huì)導(dǎo)致油膜振蕩現(xiàn)象發(fā)生。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì),在高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中,大多數(shù)存在一定程度的低頻振動(dòng)成分,也有發(fā)生過(guò)油膜振蕩的現(xiàn)象。機(jī)組若發(fā)生自激振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致振蕩幅度加大,進(jìn)而引發(fā)了不同程度的機(jī)組損壞。再者由于機(jī)組在運(yùn)行時(shí)伴隨著大量不確定的非線性因素,導(dǎo)致機(jī)組發(fā)生的振動(dòng)故障難以用傳統(tǒng)的方法對(duì)其內(nèi)部機(jī)理進(jìn)行探究。因此，為了揭示不同非線性因素對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響,對(duì)滑動(dòng)軸承。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)的分析和研究是很有必要的。本文以非線性轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論和方法為基礎(chǔ),建立了非線性短軸承油膜力支承作用下的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)微分方程,用數(shù)值積分方法計(jì)算出非線性油膜力,再綜合運(yùn)用軸承和轉(zhuǎn)子的分岔圖、轉(zhuǎn)子振幅圖、Poincare截圖、軸心軌跡圖、時(shí)域波形圖和頻譜圖等分析手段,研究了不同系統(tǒng)參數(shù)對(duì)滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響,特別是油膜溫度的變化對(duì)二階臨界轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)發(fā)生油膜渦動(dòng)和油膜振蕩時(shí)振動(dòng)特性的影響,以及在滑動(dòng)軸承處附加非線性能量阱(NES)對(duì)系統(tǒng)減振效果及穩(wěn)定性的影響。論文主要的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:(1)針對(duì)滑動(dòng)軸承中油膜力具有強(qiáng)非線性而引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)油膜失穩(wěn)問(wèn)題,從油膜潤(rùn)滑的雷諾方程出發(fā),在Gumbel油膜邊界條件假設(shè)下,推導(dǎo)出了短軸承的非線性油膜力的計(jì)算公式,同時(shí)建立了滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及系統(tǒng)微分方程組。(2)對(duì)滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性進(jìn)行了研究,分析了系統(tǒng)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距的增大有利于轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定運(yùn)行,另一方面轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距的增加不會(huì)阻止系統(tǒng)在二倍臨界轉(zhuǎn)速時(shí)油膜失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生,但是會(huì)減小轉(zhuǎn)子油膜渦動(dòng)和油膜振蕩的振幅;軸承軸頸間隙對(duì)系統(tǒng)也有較大影響,減小滑動(dòng)軸承間隙也有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性運(yùn)行。(3)利用Walther粘度-溫度經(jīng)驗(yàn)公式,將潤(rùn)滑油溫度變化時(shí)粘度的變化考慮在內(nèi),分析了滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在潤(rùn)滑油溫度變化下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。結(jié)果表明,使用不同潤(rùn)滑油時(shí),溫粘系數(shù)較大的潤(rùn)滑油對(duì)轉(zhuǎn)子二階臨界轉(zhuǎn)速附近的擬周期和混沌運(yùn)動(dòng)有更好的抑制作用;潤(rùn)滑油溫度的升高有利于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在低轉(zhuǎn)速范圍運(yùn)行的穩(wěn)定性,但在二階臨界轉(zhuǎn)速附近,發(fā)生油膜渦動(dòng)和油膜振蕩所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速區(qū)域會(huì)有所延長(zhǎng),不利于轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的運(yùn)行。(4)針對(duì)滑動(dòng)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在特定條件下會(huì)發(fā)生油膜渦動(dòng)和油膜振蕩,進(jìn)而危害系統(tǒng)安全運(yùn)行的問(wèn)題,考慮從帶立方剛度的NES出發(fā),將軸承上附加的NES減振器考慮在內(nèi),分析在附加NES時(shí)滑動(dòng)承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。結(jié)果表明,帶立方剛度的NES只在特定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)振幅的衰減起到一定的積極作用,但不會(huì)改變系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形態(tài);軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)衰減會(huì)隨著NES質(zhì)量塊的質(zhì)量和阻尼在小參數(shù)范圍內(nèi)的變化而敏感變化,超過(guò)該范圍的參數(shù)變化對(duì)減振的效果幾乎沒(méi)影響。
【圖文】：

(c) Poincaré圖 (d) 頻譜圖圖 2-3 轉(zhuǎn)子的時(shí)域圖，，軸心軌跡圖，Poincaré圖和頻譜圖me history，phase portrait，power spectrum and Poincarésection of the ro截圖加萊截圖的程序設(shè)計(jì)是將輸出的物理量每隔一個(gè)周期取一個(gè)進(jìn)行分析。其物理意義是將物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡映射到龐加萊截轉(zhuǎn)子橫向運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間變化的軸心軌跡圖通過(guò)某一不與之平行位置相同的點(diǎn)映射到龐加萊截面上。此時(shí)若轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)為 1-T相同的點(diǎn)便和上一次的點(diǎn)重合，在龐加萊截圖中便只呈現(xiàn)出一動(dòng)時(shí)，便在龐加萊截面上留下兩個(gè)點(diǎn)。若轉(zhuǎn)子為 N-T 周期運(yùn)下 N 個(gè)點(diǎn)。若轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)為擬周期運(yùn)動(dòng)時(shí)，即轉(zhuǎn)子并不是做變化卻有一定的規(guī)律性，所以龐加萊截圖中便會(huì)呈現(xiàn)出封閉的時(shí)，龐加萊截圖上呈現(xiàn)的便是分布毫無(wú)規(guī)律的點(diǎn)的集合。所以將物體的連續(xù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)龐加萊截圖取點(diǎn)將其離散化，以便通過(guò)斷轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的周期穩(wěn)定性，圖 2-3（c）表明轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)不規(guī)律

圖 2-7 隨轉(zhuǎn)子質(zhì)量變化的轉(zhuǎn)子振幅圖plitude diagram of the rotor varied with th下轉(zhuǎn)子或者軸承某一方向的橫向最否超過(guò)規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)。圖 2-8 轉(zhuǎn)子隨轉(zhuǎn)速變化的分岔圖n diagram of the rotor response varied by
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH113

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本文編號(hào)：2706794