發(fā)布時間：2017-06-21 01:02

  本文關鍵詞：氣體軸承—轉子系統(tǒng)非線性動力學研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣體軸承具有運轉速度高、摩擦損耗低、無污染等優(yōu)點,因此有著十分廣闊的開發(fā)和應用前景,但在氣體軸承—轉子系統(tǒng)中存在著較多的不定因素,如氣膜力、離心力、碰摩力、裂紋力等,導致系統(tǒng)發(fā)生較復雜的非線性動力學行為而出現(xiàn)故障。因此,研究氣體軸承—轉子系統(tǒng)的動力學行為,確定系統(tǒng)參數合理匹配,對系統(tǒng)的設計、平穩(wěn)安全運行、故障預判及診斷是極為重要的。本文主要研究了氣體軸承支撐的單盤、雙盤轉子系統(tǒng)的動力學行為。在綜合考慮氣膜力、碰摩力、裂紋力等因素的條件下,本文分別建立了氣體軸承支撐的單盤、雙盤轉子系統(tǒng)的動力學模型。結合轉子動力學和牛頓第二運動定律,列出了系統(tǒng)的運動微分方程并對其進行無量綱化處理,運用C語言編程,通過四階龍格庫塔法對系統(tǒng)進行數值計算。通過對系統(tǒng)分岔圖、幅頻特性曲線、軸心軌跡圖及龐加萊截面映射圖等分析,研究了系統(tǒng)在基準參數下的動力學行為以及主要參數變化對系統(tǒng)響應的影響,討論了系統(tǒng)出現(xiàn)的倍化分岔、霍普分岔、陣發(fā)性運動、跳躍現(xiàn)象以及混沌等復雜的動力學行為,確定了系統(tǒng)在特定參數下周期運動、概周期運動、陣發(fā)性運動以及混沌運動的轉速區(qū)間,并確定了系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定周期運動的主要參數取值范圍。研究結果表明,在單盤轉子系統(tǒng)的轉子質量和碰摩剛度的變化對系統(tǒng)動力學行為影響較小,而轉子偏心量、轉子與定子的碰摩間隙以及轉軸的裂紋對系統(tǒng)具有較強的參數敏感性。通過對比分析雙盤轉子系統(tǒng)的非線性動力學模型表明,雙盤的偏心量以及其質量對系統(tǒng)的影響,結果發(fā)現(xiàn)偏心量對系統(tǒng)具有較強的影響,在較小偏心量下具有穩(wěn)定的周期運動,當偏心量較大時系統(tǒng)混沌區(qū)域增大發(fā)生嚴重失穩(wěn);而雙盤的質量變化導致系統(tǒng)發(fā)生了較多復雜的運動變化,隨著其質量系數的增大而使出現(xiàn)周期運動的轉速區(qū)間增多。分析間隙系數、剛度系數以及裂紋影響因數等系統(tǒng)參數變化對雙盤轉子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應的影響發(fā)現(xiàn),轉子的碰摩間隙和碰摩剛度對雙盤轉子系統(tǒng)有較強的參數敏感性;對于轉軸裂紋,較小的裂紋影響因數對系統(tǒng)響應產生的影響不大,而在較大裂紋時系統(tǒng)跳躍現(xiàn)象頻繁發(fā)生,高頻區(qū)域的混沌運動區(qū)間增大,使系統(tǒng)處于極度不穩(wěn)定的運動狀態(tài)。此外,本文確定了部分參數下系統(tǒng)穩(wěn)定運行的轉速區(qū)間以及參數取值范圍,為系統(tǒng)優(yōu)化設計、參數匹配以及故障識別提供了理論依據。
【關鍵詞】：氣體軸承 雙盤轉子 非線性 參數匹配
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH113
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景和意義9
• 1.2 氣體軸承優(yōu)缺點9-11
• 1.3 轉子系統(tǒng)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 主要內容及結構安排12-14
• 2 轉子非線性系統(tǒng)動力學理論與分析方法14-21
• 2.1 數值計算方法14-16
• 2.1.1 龍格庫塔法14-15
• 2.1.2 李查遜外推法15-16
• 2.2 非線性動力學基礎理論16-19
• 2.2.1 分岔基本理論16-17
• 2.2.2 混沌基本理論17-18
• 2.2.3 通向混沌的道路18-19
• 2.3 轉子系統(tǒng)的非線性振動特性19-21
• 2.3.1 分岔圖19
• 2.3.2 幅頻特性曲線19
• 2.3.3 軸心軌跡圖19
• 2.3.4 龐加萊截面映射圖19-21
• 3 氣體軸承—轉子系統(tǒng)21-45
• 3.1 動力學模型21-22
• 3.2 動力學方程22-25
• 3.3 數值仿真及分析25-44
• 3.3.1 基準模型的分岔特性研究25-29
• 3.3.2 偏心量對系統(tǒng)響應的影響29-33
• 3.3.3 轉子質量對系統(tǒng)響應的影響33-35
• 3.3.4 碰摩間隙對系統(tǒng)響應的影響35-38
• 3.3.5 碰摩剛度對系統(tǒng)響應的影響38-40
• 3.3.6 裂紋對系統(tǒng)響應的影響40-44
• 3.4 本章小結44-45
• 4 氣體軸承—雙盤轉子系統(tǒng)45-67
• 4.1 動力學模型45-46
• 4.2 動力學方程46-47
• 4.3 數值仿真及分析47-65
• 4.3.1 基準模型的分岔特性研究48-51
• 4.3.2 雙盤偏心量對系統(tǒng)響應的影響51-54
• 4.3.3 雙盤質量對系統(tǒng)響應的影響54-57
• 4.3.4 碰摩間隙對雙盤轉子系統(tǒng)響應的影響57-59
• 4.3.5 碰摩剛度對雙盤轉子系統(tǒng)響應的影響59-62
• 4.3.6 裂紋對雙盤轉子系統(tǒng)響應的影響62-65
• 4.4 本章小結65-67
• 結論67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-74
• 攻讀學位期間的研究成果74

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本文編號：467259