旋轉(zhuǎn)機械是工業(yè)部門中應用最廣泛的一類機械設備,轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機械的核心部件,在工業(yè)各個重要領域發(fā)揮著無可替代的作用。為滿足現(xiàn)代工業(yè)不斷發(fā)展的需求,旋轉(zhuǎn)機械向著高速、復雜的方向發(fā)展,其非線性動力學行為變得十分復雜。傳統(tǒng)的將轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)簡化為少數(shù)幾個集中質(zhì)量的模型的處理方法已不再適用�；诖�,本文討論了實際軸承—復雜轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的分析方法并分析了其動力學行為。首先,采用有限元方法建立了剛性支承—滑動軸承—轉(zhuǎn)子非線性動力系統(tǒng)和彈性支承—滑動軸承—轉(zhuǎn)子非線性動力系統(tǒng)的有限元模型。然后,針對轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的局部非線性特點基于固定界面部件模態(tài)綜合法對非線性振動方程降維,使剛性支承系統(tǒng)自由度數(shù)由原來的60個降到12個,彈性支承系統(tǒng)由64個降到16個。降維之后,利用Newmark方法對降維系統(tǒng)進行數(shù)值求解,分析了軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)隨不同參數(shù)變化而出現(xiàn)的非線性動力學現(xiàn)象,結(jié)果表明:系統(tǒng)存在豐富的復雜動力學行為;相似結(jié)構(gòu)的分岔類型基本一致,但隨著圓盤質(zhì)量的增加分岔提前,失穩(wěn)轉(zhuǎn)速隨之降低;適當剛度的彈性支承的加入,能有效地提高系統(tǒng)運動穩(wěn)定性。 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖

對前面的滑動軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，在其軸承和固定機架之間加上彈性支承和阻尼，彈性支承剛度系數(shù)為k，阻尼系數(shù)為。，軸承質(zhì)量為m0，圖3.4為其結(jié)構(gòu)簡圖，有限元計算模型如圖3.5所示。二二 二開開行行圖3.4彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖圖3.5彈性支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型為建立彈性支承一滑動軸承一轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動微分方程將此系統(tǒng)劃分為兩個子結(jié)構(gòu)。子結(jié)構(gòu)A由彈性軸段和轉(zhuǎn)盤組成，見圖3.6;子結(jié)構(gòu)B由彈性支承和等效軸承質(zhì)量組成，見圖3.7。圖3.6子結(jié)構(gòu)A圖3.7子結(jié)構(gòu)B子結(jié)構(gòu)A的運動微分方程在上節(jié)已經(jīng)詳述。子結(jié)構(gòu)B的運動微分方程為:m0無+改+欣=0根據(jù)子結(jié)構(gòu)A與子結(jié)構(gòu)B之間界面自由度的協(xié)調(diào)性(子結(jié)構(gòu)A與子結(jié)構(gòu)B之間由同一非線性氣膜力相聯(lián)系)，可將子結(jié)構(gòu)的運動方程綜合成整個系統(tǒng)的運動微分方程。3.4氣浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)降維分析本文采用固定界面模態(tài)綜合法對系統(tǒng)進行降維處理。其主要思想是將系統(tǒng)的自由度劃分為線性及非線性自由度，依此對質(zhì)量陣、剛度陣、阻尼陣作相應的分塊處理，并將非線性自由度定義為界面自由度，線性自由度定義為內(nèi)部自由度，

江蘇大學碩士學位論文1.關于轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果圖4.3.1為軸頸中心在y方向關于轉(zhuǎn)速的分岔圖。從分岔圖可以看出，隨著轉(zhuǎn)速的升高，系統(tǒng)存在豐富的動力學行為。圖4.3.1關于轉(zhuǎn)速的分岔圖當轉(zhuǎn)速幾二12000r/inin時軸頸中心軌跡為一個橢圓，龐加萊映射圖為一個孤立點，幅值譜圖上只有一條離散譜線，見圖4.3.2。此時轉(zhuǎn)子的不平衡力對系統(tǒng)的作用處于主導地位，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作周期運動，轉(zhuǎn)子的振動為工頻振動，窩動頻率與轉(zhuǎn)動頻率相等，即轉(zhuǎn)子作同步渦動。隨著轉(zhuǎn)速的升高，當轉(zhuǎn)速達到幾=14100;/min時，在非線性氣膜力的作用下，轉(zhuǎn)子同步振動開始倍周期分岔，出現(xiàn)了2周期運動

【參考文獻】：
期刊論文
[1]非穩(wěn)態(tài)油膜力作用下軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學行為研究[J]. 孫保蒼,周傳榮,陳章耀.  機械科學與技術. 2003(05)
[2]Non-synchronous response bifurcation analysis for a rigid bearing system using oil film forces database[J]. 陳照波,焦映厚,夏松波,黃文虎.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2000(02)
[3]轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線性動力學行為的研究[J]. 焦映厚,陳照波,夏松波,黃文虎,張直明.  中國機械工程. 2000(06)
[4]軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分岔參數(shù)的分維數(shù)識別法[J]. 趙玉成,袁樹清,肖忠會,許慶余.  應用數(shù)學和力學. 2000(02)
[5]非線性轉(zhuǎn)子—SFD支承系統(tǒng)的分叉[J]. 趙永輝,王莉,鄒經(jīng)湘.  航空動力學報. 1999(04)
[6]結(jié)構(gòu)對稱的SFD—柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象發(fā)生規(guī)律研究[J]. 陳照波,焦映厚,夏松波,劉占生,蔣書運.  航空動力學報. 1999(04)
[7]考慮非線性油膜力的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應的研究[J]. 李曉峰,王立平,史鐵林,楊叔子.  華中理工大學學報. 1999(06)
[8]氣體潤滑軸承技術的應用及發(fā)展趨勢[J]. 李樹森,張鵬順,曲全利.  潤滑與密封. 1999(02)
[9]連續(xù)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學模型[J]. 王立平,李曉峰,史鐵林,楊叔子.  汽輪機技術. 1999(02)
[10]非線性不平衡軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)全局特性及其穩(wěn)定性準則的研究[J]. 劉恒,虞烈,謝友柏,姚福生.  機械工程學報. 1999(02)



本文編號：3045045