裂纹磁悬浮转子系统动力学研究

发布时间：2017-10-30 09:13

  本文关键词：裂纹磁悬浮转子系统动力学研究

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【摘要】：转子系统是旋转机械的重要组成部分，其运行好坏直接关系着系统的工作效率，合理的尺寸设计参数、适当的工作转速可有效的降低机械故障的发生，本文主要通过转子系统非线性动力学特性的研究为转子正常运行的参数设计与故障排除提供理论依据。 转子系统本身具有很强的非线性，支持轴承的油膜力、电磁力本身就是非线性的，同时系统受到应力集中引起的疲劳裂纹、局部碰摩、气流涡动等强的非线性因素的影响，随着转速、刚度系数、阻尼系数、质量偏心量等的改变都会引起系统运动形式的变化。 本文主要研究磁悬浮转子系统的动力学特性，与传统滚动轴承、滑动轴承相比，磁悬浮轴承有着显著的优点：更高的机械传动效率、较低的摩擦损失、无需润滑、无污染，这些满足了现代转子系统的发展要求，必将在以后的生产中得到广泛应用，特别是在生物医学、精密太空电子设备等需求洁净、高传导效率的特殊场合。文章建立了主动电磁力支撑的转子系统在多种非线性因素下的力学模型，根据牛顿第二定理建立系统运动的微分方程，通过4阶龙格库塔数值积分方法对系统的运动响应进行数值仿真，模拟出实际工作状况，得到了系统运动的分岔图、最大李雅普诺夫指数图、时域波形图、轴心轨迹图、庞加莱截面投影图及幅值频谱图，通过分析各图形的变化，得到了系统的周期运动、概周期运动、混沌运动的工作区间，对此类旋转机械的参数设计和实际应用中的故障识别与排除有一定指导意义。
【关键词】：转子 非线性 裂纹 碰摩 分岔 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】：2013
【分类号】：TH133.3
【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9-10
• 1.4 文章的主要内容和结构安排10-12
• 2 柔性转子系统动力学分析12-33
• 2.1 力学模型12-13
• 2.2 运动方程及其无量纲化13-14
• 2.3 系统数值仿真及分析14-27
• 2.3.1 刚度变化对系统的影响15-18
• 2.3.2 阻尼系数对系统的影响18-21
• 2.3.3 摩擦系数对系统的影响21-24
• 2.3.4 裂纹变化对系统的影响24-27
• 2.4 本章小结27-33
• 3 裂纹磁悬浮辅助轴承的动力学分析33-52
• 3.1 力学模型34
• 3.2 运动方程及其无量纲化34-36
• 3.3 系统数值仿真及分析36-49
• 3.3.1 摩擦系数对系统的影响37-39
• 3.3.2 刚度系数对系统的影响39-41
• 3.3.3 偏心量对系统的影响41-44
• 3.3.4 裂纹变化对系统的影响44-46
• 3.3.5 定子处裂纹变化对系统的影响46-49
• 3.4 本章小结49-52
• 4 裂纹磁悬浮轴承的动力学分析52-74
• 4.1 力学模型52-53
• 4.2 运动方程及其无量纲化53-56
• 4.3 系统数值仿真及分析56-68
• 4.3.1 质量比变化对系统的影响56-59
• 4.3.2 偏心量变化对系统的影响59-62
• 4.3.3 差动系数对系统的影响62-64
• 4.3.4 裂纹变化对系统的影响64-68
• 4.4 本章小结68-74
• 5 复合型转子系统的动力学分析74-88
• 5.1 力学模型74-75
• 5.2 运动方程及其无量纲化75-78
• 5.2.1 左端轴承处的电磁力75-76
• 5.2.2 转盘处的裂纹影响力76
• 5.2.3 右端轴承处的碰摩力76-77
• 5.2.4 右端轴承处的油膜力77-78
• 5.3 系统数值仿真及分析78-86
• 5.3.1 安装不对中量对系统的影响78-81
• 5.3.2 裂纹变化对系统的影响81-84
• 5.3.3 刚度系数对系统的影响84-86
• 5.4 本章小结86-88
• 结论88-90
• 致谢90-91
• 参考文献91-94
• 攻读学位期间的研究成果94

【共引文献】

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本文编号：1117034