转子—轴承系统非线性振动及分岔特性研究

发布时间：2017-04-01 21:15

  本文关键词：转子—轴承系统非线性振动及分岔特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转子-轴承系统作为旋转机械的重要组成部分,其运行的平稳性与安全性直接关系到整个机械系统的安全运行。在转子-轴承系统中存在着诸多的非线性因素,比如电磁力的非线性,碰摩力的非线性等,其中碰摩力是引起整个转子系统非线性运动的主要因素。磁悬浮轴承在转子系统中起着举足轻重的作用,相比传统的滑动与滚动轴承,磁悬浮轴承有诸多的优点,比如无污染,无需润滑,传动效率高等各种优点。这些优点满足了现代转子-轴承系统的发展要求,必将在以后的生产中得到大量的应用。本文中主要研究了柔性转子系统,双盘转子系统以及磁悬浮轴承支撑的双盘转子系统的动力学行为。建立了各个转子系统的动力学模型,根据牛顿第二运动定律,列出系统的运动微分方程,通过4阶龙格库塔法对转子系统的运动进行数值仿真,模拟出了转子系统的实际工作状况,得到了系统响应的双参数分岔图,分岔图,轴心轨迹图以及Poincare映射演化过程图。综合考虑有无裂纹时系统的动态特性,分别研究了在无裂纹和有裂纹两种情况下刚度变化,阻尼系数,偏心量等各种可变参数的变化对转子系统运动特性的影响。通过分析各种图形,讨论了转子系统的周期运动,概周期运动,倍化分岔,逆倍化分岔以及混沌等各种复杂的动力学行为,详细描述了系统由周期到概周期以及概周期到周期的演化过程。研究结果表明:随着刚度系数的变化转子系统呈现出丰富的动力学行为,刚度系数越大,系统会趋向混沌运动;随着阻尼系数的不断增大,转子系统趋于周期运动,混沌运动不断减少;偏心量越大,系统趋于混沌运动,周期运动不断减少;摩擦系数的变化对于系统动态特性的影响不是很大。裂纹的出现增加了转子系统在低速范围内的混沌运动,对于高速区域系统动态特性的影响不是很大。混沌运动在转子系统的实际运行中是有害的,因此在转子系统的参数设计和实际工作当中应尽量避开混沌运动区域。本文指出了在一定参数条件下转子系统的最优工作区间,对转子-轴承系统的参数设计以及实际工作中的故障识别提供了一些理论依据。
【关键词】：磁悬浮轴承 分岔 非线性 碰摩力 混沌
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH133
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题来源及名称8
• 1.2 研究背景和意义8-9
• 1.3 转子动力学发展历史和研究现状9-11
• 1.4 本文的主要内容和结构安排11-12
• 2 柔性转子系统碰摩的分岔特性研究12-27
• 2.1 模型的建立12-13
• 2.2 运动方程的建立及无量纲化13-15
• 2.3 系统数值仿真及分析15-25
• 2.3.1 刚度变化对系统的影响15-17
• 2.3.2 阻尼系数对系统的影响17-20
• 2.3.3 裂纹影响系数对系统的影响20-22
• 2.3.4 摩擦系数对系统的影响22-25
• 2.4 本章小结25-26
• 附录 柔性转子系统参数26-27
• 3 双盘转子系统碰摩的分岔特性研究27-61
• 3.1 模型的建立27-28
• 3.2 运动方程的建立及其无量纲化28-30
• 3.3 系统数值仿真及分析30-57
• 3.3.1 刚度变化对系统的影响31-36
• 3.3.2 阻尼系数的变化对系统的影响36-42
• 3.3.3 偏心量的变化对系统的影响42-47
• 3.3.4 质量比的变化对系统的影响47-52
• 3.3.5 摩擦系数的变化对系统的影响52-57
• 3.4 本章小结57-59
• 附录 双盘转子系统参数59-61
• 4 磁悬浮轴承支撑的双盘转子系统碰摩的分岔特性研究61-102
• 4.1 模型的建立61
• 4.2 运动方程的建立及其无量纲化61-64
• 4.3 系统数值仿真及分析64-99
• 4.3.1 刚度变化对系统的影响65-70
• 4.3.2 阻尼系数的变化对系统的影响70-74
• 4.3.3 偏心量的变化对系统的影响74-79
• 4.3.4 质量比的变化对系统的影响79-84
• 4.3.5 频率比的变化对系统的影响84-89
• 4.3.6 摩擦系数的变化对系统的影响89-94
• 4.3.7 间隙比值的变化对系统的影响94-99
• 4.4 本章小结99-100
• 附录 磁悬浮轴承支撑的双盘转子系统参数100-102
• 结论102-104
• 致谢104-105
• 参考文献105-106

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 杨志安;李自强;;电机轴承转子多频激励系统参—强联合共振[J];机械强度;2013年05期

2 杨志安;孟佳佳;;电动机轴承转子系统弱非线性主共振分析[J];机械强度;2015年01期

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7 周劲松;;耦合故障下水轮机振动特性分析[J];中国农村水利水电;2015年10期

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2 吕宁;一类轴承转子系统的非线性动力学分析及其控制研究[D];兰州交通大学;2013年

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本文编号：281320