轴承—裂纹转子—机匣系统的非线性动力学特性研究

发布时间：2020-04-03 19:38

【摘要】： 本文就大型旋转机械中的裂纹转子系统非线性动力学特性做了大量的研究工作,其中主要针对裂纹转子时变刚度和非稳态油膜力以及转子与机匣的碰摩对裂纹转子非线性动力学特性的影响做了较为系统的理论研究和数值仿真,为转子系统安全运行和故障诊断提供了依据和参考。 1.综述了裂纹转子动力学的工程背景、意义及研究现状,并介绍了非线性动力学和混沌的发展历程。 2.对三种裂纹转子的数学模型:线性周期时变系统模型、非线性涡动模型、考虑转子圆盘倾角的非线性涡动模型进行了推导。 3.考虑到裂纹转子的刚度是非线性时变量,建立了转子裂纹模型并进一步推导了裂纹转子系统动力学模型,并对动力学模型进行了无量纲化;通过数值仿真的方法,对转子系统裂纹在运行过程中的非线性行为进行了研究,分析了转速比和偏心量等参数对转子分叉混沌的影响,得到了该转子系统在某些有实际意义的参数领域内非线性响应的时程曲线、相图、轴心轨迹、庞加莱映射和幅值谱图等特性曲线,发现该系统存在混沌行为。 4.非稳态油膜力是影响裂纹转子系统稳定性的重要原因之一。以短轴承非稳态油膜力和裂纹转子非线性刚度的耦合为基础,建立了轴承-裂纹转子系统的动力学模型,并对动力学模型进行了无量纲化;对轴承-裂纹转子系统由非稳态油膜力和非线性刚度耦合引起的非线性动力学行为进行了数值仿真研究,得到了该系统随转速及偏心量参数变化发生的分岔和混沌特性,发现该类系统在运行过程中存在周期运动、概周期运动和混沌运动等丰富的非线性现象。 5.裂纹转子和机匣之间的间隙越来越小,从而增大了裂纹转子和机匣之间碰摩的可能性。考虑到机匣与转子的碰摩、轴承的油膜力以及裂纹转子的非线性刚度建立了轴承—裂纹转子—机匣系统的动力学模型,并对动力学模型进行了无量纲化;分析了该系统的非线性动力学特性。
【图文】：

模型图,裂纹转子,模型,刚性轴承

纹开闭的变化规律用有限项余弦函数表示，，得由刚性轴承对称支撑的 Jeffcott 转子。建立固几何中心建立固结在转子上的旋转动坐标系 O图（2.1）所示。

模型图,裂纹转子,模型,固定坐标系

性涡动模型[68-73]撑轴承中心连线不平行时，固定坐标系中的 x，设两平面之间的夹角，即固定坐标系Oxyz 中面及 x′ y ′平面的投影分别为xθ 和yθ ，见图 2分方程为
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TH113

【引证文献】