高维非线性转子—轴承系统的降维与动特性研究
发布时间：2021-09-05 09:29
大型转子—轴承系统是电力、能源、交通、国防和化工等领域中广泛应用的大型旋转机械的核心部件。随着大型旋转机械向高性能、柔性化的方向发展,其转子—轴承系统越来越表现出强非线性、高维强耦合的特点。对于这种大型系统来说,其非线性动力学特性非常丰富、复杂和难以理解,因此有必要对其进行深入研究。滑动轴承的油膜力是其中极为典型的非线性因素之一,建立一个合理且易于解析处理的油膜力是从事转子动力学研究的科学家与工程师的长期追求的目标。降维方法及其有效性是大型转子—轴承系统非线性动力学特性研究中的另一个关键问题。高维强非线性转子—轴承系统的降维处理不仅有利于系统动力学行为的分析,而且可以节省大量的计算时间。本文针对在大型转子—轴承系统中的两个难题,即滑动轴承油膜力模型的建立和大型动力学系统的降维,进行了理论研究和数值仿真,并与已有的实验结果进行对比,取得的主要成果有:1.基于短轴承假设,建立了椭圆轴承油膜力的解析表达式。参照基于短轴承假设的Capone模型,首先导出椭圆轴承每个瓦块在其局部坐标系的油膜压力分布的解析式和正压力区间,然后利用坐标变换得到整体坐标系的油膜压力分布,积分后导出了油膜力的解析模型。...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
上瓦块坐标系及整体坐标系Fig.2-4Localreferenceframeandfixedreferenceframeofupperpad
)gMz + Dz + Kz = q t + f z z + f(3-1)其中， M 、 D、 和 、112 112K R×∈ qqf 、112f ∈ R分别是质量矩阵，阻尼矩阵，刚度矩阵，不平衡力向量，重力向量和油膜力向量。广义位移向量为：1 1 2 2 28 281 1 2 2 28 28, , , , , , , ... , , ,Tx y x y x yz = x y θ θ x y θ θ x y θ θ 转子的阻尼设为比例阻尼：D = α M + βK(3-2)其中：2 11 22 22 12 121/ 1/12α ωωω ω ξβ ω ωω ω ξ = (3-3)
图 3-2 低压转子—轴承系统随椭圆比变化的幅-频曲线和分岔图：(a)不同椭圆比下的幅-频曲线；(b)分岔图( d = 0.00)；(c)分岔图( d = 0.35)；(d)分岔图( d = 0.40)；(e)分岔图( d = 0.45)；(f)分岔图( d = 0.50)Fig. 3-2 Frequency-response curves and bifurcation diagrams of the LP rotor-bearing systemfor different elliptical ratios:(a) frequency-response curves for different ratio; (b) bifurcation diagram ( d = 0.00);(c) bifurcation diagram ( d = 0.35); (d) bifurcation diagram ( d = 0.40);(e) bifurcation diagram ( d = 0.45); (f) bifurcation diagram ( d = 0.50);设转子在第 11 个节点轮盘处存在偏心距3e0.5 10 = × m的不平衡量，轴承的参数和转子第一、二阶模态阻尼比如表 3-1所示。一般情况下，轴承中心和- 40 -
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时滞惯性流形的浅拱动力屈曲研究[J]. 张家忠,陈丽莺,梅冠华,周志宏,苏哲. 振动与冲击. 2009(06)
[2]高维非线性动力学系统降维方法的若干进展[J]. 于海,陈予恕. 力学进展. 2009(02)
[3]Bifurcation and chaos of the bladed overhang rotor system with squeeze film dampers[J]. CAO DengQing, WANG LiGang, CHEN YuShu & HUANG WenHu School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(03)
[4]双跨转子—轴承系统裂纹—碰摩耦合故障的稳定性[J]. 罗跃纲,闻邦椿. 机械工程学报. 2008(04)
[5]转子支座松动故障的数值仿真与实验研究[J]. 毛居全,李朝峰,王得刚,闻邦椿. 机械与电子. 2008(03)
[6]椭圆轴承-转子系统的稳定性与分岔[J]. 王立刚,曹登庆,王晋麟,黄文虎,崔颖. 航空动力学报. 2008(02)
[7]近代机械非线性动力学与优化设计技术的若干问题[J]. 陈予恕,曹登庆,黄文虎. 机械工程学报. 2007(11)
[8]转子滑动轴承系统中油膜谐波振荡过程的试验研究[J]. 杨金福,杨昆,付忠广,杨晟博,于达仁,崔颖,张占一. 燃气涡轮试验与研究. 2007(03)
[9]双跨转子系统裂纹-松动耦合故障的非线性响应[J]. 罗跃纲,闻邦椿. 航空动力学报. 2007(06)
[10]轴承-转子系统自激振动及迟滞、跳跃现象[J]. 孟志强,孟光,朱均,袁小阳. 润滑与密封. 2007(01)
博士论文
[1]可倾瓦轴承动力学建模及动力特性研究[D]. 王丽萍.复旦大学 2007
[2]非线性转子系统动力响应分析[D]. 李伟东.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]圆柱瓦及椭圆瓦轴承—转子系统动力学特性研究[D]. 王永亮.哈尔滨工业大学 2008
[2]基于MATLAB的滑动轴承压力分布的数值计算[D]. 王宁.大连理工大学 2006
本文编号：3385095
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
上瓦块坐标系及整体坐标系Fig.2-4Localreferenceframeandfixedreferenceframeofupperpad
)gMz + Dz + Kz = q t + f z z + f(3-1)其中， M 、 D、 和 、112 112K R×∈ qqf 、112f ∈ R分别是质量矩阵，阻尼矩阵，刚度矩阵，不平衡力向量，重力向量和油膜力向量。广义位移向量为：1 1 2 2 28 281 1 2 2 28 28, , , , , , , ... , , ,Tx y x y x yz = x y θ θ x y θ θ x y θ θ 转子的阻尼设为比例阻尼：D = α M + βK(3-2)其中：2 11 22 22 12 121/ 1/12α ωωω ω ξβ ω ωω ω ξ = (3-3)
图 3-2 低压转子—轴承系统随椭圆比变化的幅-频曲线和分岔图：(a)不同椭圆比下的幅-频曲线；(b)分岔图( d = 0.00)；(c)分岔图( d = 0.35)；(d)分岔图( d = 0.40)；(e)分岔图( d = 0.45)；(f)分岔图( d = 0.50)Fig. 3-2 Frequency-response curves and bifurcation diagrams of the LP rotor-bearing systemfor different elliptical ratios:(a) frequency-response curves for different ratio; (b) bifurcation diagram ( d = 0.00);(c) bifurcation diagram ( d = 0.35); (d) bifurcation diagram ( d = 0.40);(e) bifurcation diagram ( d = 0.45); (f) bifurcation diagram ( d = 0.50);设转子在第 11 个节点轮盘处存在偏心距3e0.5 10 = × m的不平衡量，轴承的参数和转子第一、二阶模态阻尼比如表 3-1所示。一般情况下，轴承中心和- 40 -
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于时滞惯性流形的浅拱动力屈曲研究[J]. 张家忠,陈丽莺,梅冠华,周志宏,苏哲. 振动与冲击. 2009(06)
[2]高维非线性动力学系统降维方法的若干进展[J]. 于海,陈予恕. 力学进展. 2009(02)
[3]Bifurcation and chaos of the bladed overhang rotor system with squeeze film dampers[J]. CAO DengQing, WANG LiGang, CHEN YuShu & HUANG WenHu School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China. Science in China（Series E:Technological Sciences）. 2009(03)
[4]双跨转子—轴承系统裂纹—碰摩耦合故障的稳定性[J]. 罗跃纲,闻邦椿. 机械工程学报. 2008(04)
[5]转子支座松动故障的数值仿真与实验研究[J]. 毛居全,李朝峰,王得刚,闻邦椿. 机械与电子. 2008(03)
[6]椭圆轴承-转子系统的稳定性与分岔[J]. 王立刚,曹登庆,王晋麟,黄文虎,崔颖. 航空动力学报. 2008(02)
[7]近代机械非线性动力学与优化设计技术的若干问题[J]. 陈予恕,曹登庆,黄文虎. 机械工程学报. 2007(11)
[8]转子滑动轴承系统中油膜谐波振荡过程的试验研究[J]. 杨金福,杨昆,付忠广,杨晟博,于达仁,崔颖,张占一. 燃气涡轮试验与研究. 2007(03)
[9]双跨转子系统裂纹-松动耦合故障的非线性响应[J]. 罗跃纲,闻邦椿. 航空动力学报. 2007(06)
[10]轴承-转子系统自激振动及迟滞、跳跃现象[J]. 孟志强,孟光,朱均,袁小阳. 润滑与密封. 2007(01)
博士论文
[1]可倾瓦轴承动力学建模及动力特性研究[D]. 王丽萍.复旦大学 2007
[2]非线性转子系统动力响应分析[D]. 李伟东.大连理工大学 2007
硕士论文
[1]圆柱瓦及椭圆瓦轴承—转子系统动力学特性研究[D]. 王永亮.哈尔滨工业大学 2008
[2]基于MATLAB的滑动轴承压力分布的数值计算[D]. 王宁.大连理工大学 2006
本文编号：3385095
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