滑动轴承-转子系统油膜失稳动态响应及减振控制研究

发布时间：2020-06-10 20:07

【摘要】：滑动轴承-转子系统作为很多旋转机械的核心部件,由于设计或运行时的一些不合理因素可能会导致油膜振荡现象发生。据有关部门统计,在高转速旋转机械中,大多数存在一定程度的低频振动成分,也有发生过油膜振荡的现象。机组若发生自激振动会导致振荡幅度加大,进而引发了不同程度的机组损坏。再者由于机组在运行时伴随着大量不确定的非线性因素,导致机组发生的振动故障难以用传统的方法对其内部机理进行探究。因此，为了揭示不同非线性因素对水轮发电机组稳定运行的影响,对滑动轴承。转子系统非线性动力学的分析和研究是很有必要的。本文以非线性转子动力学理论和方法为基础,建立了非线性短轴承油膜力支承作用下的转子动力学模型和运动微分方程,用数值积分方法计算出非线性油膜力,再综合运用轴承和转子的分岔图、转子振幅图、Poincare截图、轴心轨迹图、时域波形图和频谱图等分析手段,研究了不同系统参数对滑动轴承-转子系统动态响应的影响,特别是油膜温度的变化对二阶临界转速下系统发生油膜涡动和油膜振荡时振动特性的影响,以及在滑动轴承处附加非线性能量阱(NES)对系统减振效果及稳定性的影响。论文主要的研究内容及结果如下:(1)针对滑动轴承中油膜力具有强非线性而引起的转子系统油膜失稳问题,从油膜润滑的雷诺方程出发,在Gumbel油膜边界条件假设下,推导出了短轴承的非线性油膜力的计算公式,同时建立了滑动轴承-转子系统的数学模型以及系统微分方程组。(2)对滑动轴承-转子系统振动特性进行了研究,分析了系统参数的变化对系统振动特性的影响。结果表明:转子质量偏心距的增大有利于转子低转速下的稳定运行,另一方面转子质量偏心距的增加不会阻止系统在二倍临界转速时油膜失稳现象的发生,但是会减小转子油膜涡动和油膜振荡的振幅;轴承轴颈间隙对系统也有较大影响,减小滑动轴承间隙也有利于系统的稳定性运行。(3)利用Walther粘度-温度经验公式,将润滑油温度变化时粘度的变化考虑在内,分析了滑动轴承-转子系统在润滑油温度变化下的动态响应。结果表明,使用不同润滑油时,温粘系数较大的润滑油对转子二阶临界转速附近的拟周期和混沌运动有更好的抑制作用;润滑油温度的升高有利于转子系统在低转速范围运行的稳定性,但在二阶临界转速附近,发生油膜涡动和油膜振荡所对应的转速区域会有所延长,不利于转子-轴承系统的运行。(4)针对滑动轴承-转子系统在特定条件下会发生油膜涡动和油膜振荡,进而危害系统安全运行的问题,考虑从带立方刚度的NES出发,将轴承上附加的NES减振器考虑在内,分析在附加NES时滑动承-转子系统的动态响应。结果表明,带立方刚度的NES只在特定的转速范围内对转子-轴承系统运动振幅的衰减起到一定的积极作用,但不会改变系统的运动形态;轴承-转子系统振动衰减会随着NES质量块的质量和阻尼在小参数范围内的变化而敏感变化,超过该范围的参数变化对减振的效果几乎没影响。
【图文】：

(c) Poincaré图 (d) 频谱图图 2-3 转子的时域图，，轴心轨迹图，Poincaré图和频谱图me history，phase portrait，power spectrum and Poincarésection of the ro截图加莱截图的程序设计是将输出的物理量每隔一个周期取一个进行分析。其物理意义是将物体实际运动轨迹映射到庞加莱截转子横向运动随时间变化的轴心轨迹图通过某一不与之平行位置相同的点映射到庞加莱截面上。此时若转子的运动为 1-T相同的点便和上一次的点重合，在庞加莱截图中便只呈现出一动时，便在庞加莱截面上留下两个点。若转子为 N-T 周期运下 N 个点。若转子的运动为拟周期运动时，即转子并不是做变化却有一定的规律性，所以庞加莱截图中便会呈现出封闭的时，庞加莱截图上呈现的便是分布毫无规律的点的集合。所以将物体的连续运动通过庞加莱截图取点将其离散化，以便通过断转子运动的周期稳定性，图 2-3（c）表明转子运动不规律

图 2-7 随转子质量变化的转子振幅图plitude diagram of the rotor varied with th下转子或者轴承某一方向的横向最否超过规范的标准。图 2-8 转子随转速变化的分岔图n diagram of the rotor response varied by
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH113

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 凌云;汝元功;郑捷简;;立式超速试验台轴系的设计及动态分析[J];南京工学院学报;1987年03期

2 刘士学,柴新建,袁民健;单级离心试验台振动问题的分析与解决[J];流体工程;1988年08期

3 赵大裕;;风机的振动与闪光法测相找平衡[J];河北冶金;1989年03期

4 杨柳;杨绍普;杨月婷;;机车转子非线性系统的动力学分析[J];振动与冲击;2018年15期

5 陈婕;杨祖强;;离心泵转子质量不平衡振动特性分析[J];中国农村水利水电;2013年12期

6 袁雪鹏;徐武彬;李冰;;考虑转子质量偏心的转子系统动态特性研究[J];机械研究与应用;2017年01期

7 崔静波;陈继凯;;设备故障诊断技术的实用方法总结[J];科技资讯;2011年22期

8 郑平;直（脉）流牵引电动机转子质量分布不均的原因及工艺措施[J];机车车辆工艺;1994年06期

9 夏亚磊;张文涛;卢一兵;杨建刚;;弯曲与不平衡耦合作用下转子振动响应特性分析[J];动力工程学报;2018年10期

10 ;黄登水电站3号机组转子吊装就位[J];云南水力发电;2018年04期

相关会议论文 前5条

1 吴庭苇;苏深坚;吴雷;;气流激励下旋转机械转子—支承系统的瞬态响应研究[A];中国核科学技术进展报告（第五卷）——中国核学会2017年学术年会论文集第4册（同位素分离分卷）[C];2017年

2 于芳;;电机压力铸铝转子质量分析[A];天津市电机工程学会2009年学术年会论文集[C];2009年

3 任全年;吕向群;;工程上的消震[A];数学·物理·力学·高新技术研究进展（一九九六·第六期）——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第6届学术研讨会论文集[C];1996年

4 王光定;袁惠群;李播博;;基于三维流动分析的充液转子动力稳定性研究[A];第十二届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2017年

5 买买提明·艾尼;杨杰;王晓亮;;RSS机座-滑动轴承转子系统的稳定偏心率的确定方法[A];中国力学大会-2017暨庆祝中国力学学会成立60周年大会论文集（B）[C];2017年

相关重要报纸文章 前1条

1 郑建平;把设备当成自家的[N];中国有色金属报;2013年

相关硕士学位论文 前9条

1 马晓栋;滑动轴承-转子系统油膜失稳动态响应及减振控制研究[D];西安理工大学;2019年

2 郎成业;磁悬浮转子超临界特性的研究[D];浙江工业大学;2018年

3 徐勃;含齿轮啮合特征的多转子系统非线性动态特性研究[D];东北大学;2017年

4 李里;转子系统的动力学建模与分析[D];华北电力大学(北京);2017年

5 智绍强;温度场耦合下高速主轴转子系统的动态性能分析[D];哈尔滨工业大学;2017年

6 赵波林;磁悬浮变速控制力矩陀螺转子控制及应用[D];国防科学技术大学;2015年

7 田超;滚柱轴承—转子系统的弹流润滑及动力学分析[D];西安理工大学;2016年

8 葛丽娟;基于TN8000系统的600MW汽轮机组振动分析[D];内蒙古农业大学;2006年

9 范初光;转子质量变化的磁轴承悬浮控制及信号处理问题研究[D];国防科学技术大学;2014年

本文编号：2706794