【摘要】： 隨著轉(zhuǎn)子向高速、高功率、高可靠性等方面發(fā)展，在工程實際中出現(xiàn)的很多故障都與系統(tǒng)的非線性特性有關(guān)，因此轉(zhuǎn)子的非線性振動越來越引人注目。作者在總結(jié)了前人大量的有關(guān)非線性振動研究工作的基礎(chǔ)上，確立了本文的研究目標(biāo)：一是以工程應(yīng)用為背景，研究轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)由非線性油膜力引起的非線性振動特性以及各種影響因素，力圖通過對轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線性振動特性的分析，找到切實可行的在線消除油膜振蕩的辦法；二是研究非線性油膜力的表達方法式，使非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡量在線識別成為可能。本文結(jié)合轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論、模態(tài)降階技術(shù)、電磁學(xué)理論以及數(shù)據(jù)采集技術(shù)等，通過數(shù)值分析和實驗研究并重的方法，著重開展了以下幾個方面的工作： 1．采用三次多項式作為瑞利函數(shù)，將軸作為連續(xù)梁處理，運用達朗伯原理結(jié)合Rize法建立了轉(zhuǎn)子的運動方程。非線性油膜力則通過相應(yīng)的位置矩陣耦合到系統(tǒng)的運動方程中去。這樣的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有高維和局部非線性的特點，可采用變步長的Newmark積分法對系統(tǒng)的運動方程進行求解。 2．通過理論分析和實驗測試，發(fā)現(xiàn)軸頸渦動中心不僅決定于軸頸轉(zhuǎn)速和軸承靜載荷，而且還與軸頸的渦動幅值或軸承動載荷有關(guān)。因此，在進行不平衡量在線識別或無試重動平衡時，如果采用不變的軸承動力系數(shù)或僅僅是隨著轉(zhuǎn)速變化的軸承動力系數(shù)，那么識別結(jié)果就會產(chǎn)生較大的誤差。為了保證非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡量一次性識別的可行性，同時又保證識別結(jié)果具有良好精度，作者在進行大量的分析研究工作后，提出了一種新的與軸承具體結(jié)構(gòu)參數(shù)無關(guān)的非線性油膜力表達式，即將原來線性基礎(chǔ)上的8個剛度阻尼系數(shù)按多項式的方法展開，形成油膜力關(guān)于擾動參數(shù)的三次多項式的表達方法。 3．運用數(shù)值積分的方法，對油膜振蕩的發(fā)生、發(fā)展、失穩(wěn)機理及諸多影響因素進行分析，從理論上深層次揭示工程實際中表現(xiàn)出來的油膜振蕩形式的多種多樣性。并在理論計算基礎(chǔ)之上，實驗測試了油膜渦動和油膜振蕩的發(fā)生、發(fā)展過程及相關(guān)特征。通過理論計算和分析發(fā)現(xiàn)：提出了即使在較低轉(zhuǎn)速的情況下，只要外激勵(不平衡量)足夠大，也有可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子出現(xiàn)油膜渦動或者失穩(wěn)的現(xiàn)象。這是線性理論不能解釋的。 浙江大學(xué)博士學(xué)位論文 4.運用電磁軸承原理提出并設(shè)計了被動式電磁阻尼器。當(dāng)轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)失穩(wěn) 或者出現(xiàn)低頻渦動時，通過給被動式電磁阻尼器施加靜態(tài)工作電流，能產(chǎn)生一定大 小的阻尼，抑制油膜振蕩，從而增加系統(tǒng)穩(wěn)定性。在理論計算的基礎(chǔ)上還進行了實 驗研究，在不停機的條件下，通過被動式電磁阻尼器成功地在線消除了系統(tǒng)的油膜 振蕩。 5.在被動式電磁阻尼器的基礎(chǔ)上，又進一步提出并設(shè)計了電磁執(zhí)行器。該執(zhí)行 器體積小，所產(chǎn)生的附加阻力矩也小。通過研究，確認它能對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生一個大 小不變，方向向下的電磁吸力。這相當(dāng)于增大了軸承負載，從而降低了鐘頸的乖動 中心，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實驗中作者成功地在線消除了系統(tǒng)的油膜振蕩故障， 該方法簡單而且可靠。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：TB535
【圖文】：

因此又更換了聯(lián)軸節(jié)，并且發(fā)現(xiàn)上海卓意的傳感器有些零飄，因此把上海卓意的位移傳感器換成Bently的，此后由于齒輪箱等各種因素影響，所測得振動信號中有較大的高頻分量2倍頻和4倍頻，這使得軸心軌跡出現(xiàn)凹凸?fàn)�。圖3.12給出了右邊軸承的軸頸的渦動軌跡隨轉(zhuǎn)速的變化過程。表3.10給出了渦動中心隨轉(zhuǎn)速變化的上浮情況，由圖3.12和表3.10知，臨界轉(zhuǎn)速以下運行時，隨著轉(zhuǎn)速的增加，軸頸的軸心軌跡明顯上浮，軸頸的振幅也增加，當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速到345.srad/s接近一階臨界轉(zhuǎn)速時，軸頸的振幅比前一轉(zhuǎn)速的大很多，軸頸的上浮與前一轉(zhuǎn)速的相比也比較明顯，但是當(dāng)轉(zhuǎn)速過了一階臨界轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)子的振幅降低，從圖王12和表冬10可以看出轉(zhuǎn)子的渦動中心上升不是很明顯，幾乎沒有變化，這與我們前面的理論計算結(jié)果表…壓J、3.4、3，7、3.8是相似的

非穩(wěn)態(tài)短軸承油膜力模型基礎(chǔ)上三種油膜力表達式的不平衡響應(yīng)比較

識一次油膜力系數(shù)，并假設(shè)其他情況下油膜力系數(shù)基本不變。按不平衡量份100娜時的軸頸渦動軌跡展開，用最小二乘線性回歸方法求得軸承油膜力的三階動態(tài)系數(shù)，并比較三種模型下的軸頸不平衡響應(yīng)渦動軌跡見圖3.16(a)、(b);用于100阿時的三階多項式非線性油膜力模型求不平衡量變小為70林m的不平衡量響應(yīng)，其計算結(jié)果也明顯好于線性油膜力表達式，但由于不平衡量小時，軸頸渦動軌跡較小，線性結(jié)果也與采用穩(wěn)態(tài)短軸承油膜力模型計算結(jié)果相近，三者相差不多見圖3.16(d)，但是當(dāng)擾動較大時，線性理論與非線性理論就誤差較大;用e=loo林m時的軸頸渦動軌跡展開求得的軸承油膜力的動態(tài)系數(shù)，來求不平衡量大于100娜的軸頸渦動軌跡時，由于求動力系數(shù)時，沒有考慮2倍頻在軌跡中的影響

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 楊令康;朱漢華;賀立峰;;轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的潤滑與碰摩特性分析[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2011年03期

2 李強;劉淑蓮;于桂昌;潘曉弘;鄭水英;;非線性轉(zhuǎn)子-軸承耦合系統(tǒng)潤滑及穩(wěn)定性分析[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2012年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 廖愛華;增壓器的非線性力學(xué)分析[D];大連理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 涂林;基于FLUENT的動壓滑動軸承油膜穩(wěn)定性研究[D];太原理工大學(xué);2011年

2 于桂昌;基于CFD的滑動軸承瞬態(tài)流場計算[D];浙江大學(xué);2011年

3 趙亞杰;汽流激振下轉(zhuǎn)子—軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

4 楊麗晶;轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩故障的混沌分形特征研究[D];大慶石油學(xué)院;2007年

5 尹緒雨;大型汽輪發(fā)電機組油膜失穩(wěn)故障診斷技術(shù)的研究[D];華北電力大學(xué)（北京）;2009年

6 楊令康;船舶尾軸尾軸承間的潤滑與碰摩特性研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

7 王鳳斌;滑動軸承潤滑特性數(shù)值分析及優(yōu)化設(shè)計研究[D];浙江大學(xué);2011年

8 張煜;汽輪發(fā)電機組油膜失穩(wěn)故障分析及診斷方法研究[D];華北電力大學(xué);2012年

本文編號：2788943