轴系稳定性裕度判据的实验研究

本文是研究轴稳定性裕度判据的系列文章的第二篇。文［１］从理论上提出以系统的最大能量比率作为衡量轴系稳定性裕度的判据，本文以一对称单跨转子－轴承系统为例对该判据进行实验研究，测量了系统的最大能量比率，结果与理论计算吻合较好。测量了转子轴承系统机械能随时间变化的曲线，讨论了实测结果与理论计算存在偏差的主要原因。     

轴系稳定性裕度判据的理论研究

本文提出以系统最大能量比率作为衡量轴系稳定性裕度的判据,和传统的对数衰减率与系统阻尼判据相比,该判据综合了系统所有模态的信息,考虑了特征值与特征向量的共同影响。最大能量比率较小的轴系具有较大的稳定性裕度;最大能量比率较大的轴系具有较小的稳定性裕度。探讨了特征向量在评估稳定性裕度的重要作用,指出了传统的对数衰减率与系统阻尼判据在评估轴承稳定性裕度时的局限性。作为应用实例,用最大能量比率判据考察了一模型转了轴承系统的稳定性裕度,并与用对数衰减率及系统阻尼判据所得结论进行了对比。结果表明,用本文提出的判据所得的结论与实际情况比较一致。此外,应用模型转子的计算结果,进一步阐明了对数衰减率与系统阻尼判据的共同不足是采集的信息太少。     

小型低温风洞压缩机转子结构设计

低温风洞的轴流压缩机是整个风洞的动力装置，具有温度范围宽广、运转速度较高等特点。本文围绕低温压缩机的转子结构设计，论述了压缩机主轴-轮毂连接、轮毂-叶片连接、轴承的选取、轴承的润滑、密封结构形式以及轴系热防护方案等关键技术，针对弹性支承下的转子动力学校核以及转子热应力计算等内容开展了仿真研究。计算结果表明，转子第一阶临界转速远高于最大转速，降温结束时推力轴承座圆锥面内侧的最大应力值约170MPa，安全系数大于1.5。压缩机组和小型低温风洞进行了联合调试，当总温降至110K时，轴承温度大于5℃，轴承振动在全转速范围内小于3mm/s。各项性能指标均满足使用要求，调试结果验证了该压缩机转子系统设计的可靠性。     

油膜轴承动态特性参数及转子不平稀的统一识别

将转子不平稀作为引起转子－轴承系统振的主要原因，本文提出了一种现场、在线识别转子系统油膜轴承动态特性参数及转子不平衡的时域方法。     

挤压油膜阻尼器对耦合双转子轴间力的影响分析

建立带挤压油膜阻尼器耦合双转子系统的动力学模型,分析挤压油膜阻尼器对双转子系统稳态不平衡振动的影响以及临界转速下阻尼器对不平衡振动的控制效果。结果表明,挤压油膜阻尼器能显著降低临界转速附近时双转子系统的振动幅值;阻尼器不仅能改善系统的稳定性,而且能使轴间的耦合作用力变化趋缓,轴承工作平稳,有利于延长其工作寿命。     

基于热流体动力润滑分析的滑动轴承平衡位置和动力特性系数研究(英文)

建立了考虑润滑油粘热效应的滑动轴承热流体动力润滑分析模型,采用有限元法分析滑动轴承油膜压力和温度分布。对有限元方程关于扰动项求导直接得到油膜压力对于各扰动项的偏导数,并且通过油膜压力对于扰动项的偏导数构建油膜力Jacobi矩阵。采用Newton-Raphson方法确定给定静载下的轴承平衡位置,同时不需要额外的计算即可通过油膜力Jacobi矩阵获得滑动轴承动力特性系数。通过算例研究了轴承几何参数对滑动轴承动力系数的影响。分析结果表明,油膜温度对轴承刚度系数的影响大于阻尼系数;在轴承偏心率较小时,轴承承载力和刚度系数随转速的增加而增大;而在轴承偏心率较大时,轴承承载力和刚度系数随转速的增加而减小。     

油膜轴承动态特性参数及转子不平衡的统一识别

将转子不平衡作为引起转子-轴承系统振动的主要原因,本文提出了一种现场、在线识别转子系统油膜轴承动态特性参数及转子不平衡的时域方法。本方法充分利用转子的结构及模态参数以解决测点不足和激振力不可测量等问题。同传统的参数识别方法相比,本方法具有现场、在线、不需人工激振、设备简单等优点。实验结果证明了方法的可行性。     

弹性支承对滑动轴承转子系统动力稳定性的影响

研究了弹性支承对滑动轴承支承的非线性转子动力系统的动力稳定性影响和减振特性。首先建立了滑动轴承—转子非线性动力系统和弹性支承—滑动轴承—转子非线性动力系统的力学模型,在油膜力非线性的情况下,分析了系统的动力稳定性,通过对比具有弹性支承的滑动轴承转子系统和刚性支承的滑动轴承转子系统的响应,表明:弹性支承的加入,有效地提高了系统运动稳定性。     

转速比对双转子系统非线性动力学特性影响

以航空发动机双转子系统为研究对象,考虑挤压油膜阻尼器以及中介轴承的非线性力,通过有限元法和固定界面模态综合法建立了双转子系统的耦合动力学模型。利用仿真计算分析了转速比对转子系统非线性响应特性的影响。研究表明:响应中能观察到较明显的交叉激振现象;响应中除了内外转子的不平衡激励频率之外,还出现了两者的组合频率,但不同转速比情况下的组合频率不同;同向旋转情况下的临界转速均不小于反向旋转;转速比对转子系统的轴心轨迹和运动的周期性有较大影响。最后,通过试验验证了本文建模和仿真结果的正确性。     

用子系统阻抗分析法确定弹性支承轴系的临界转速

本文提出了预示弹性支承轴系临界转速的子系统阻抗分析法。将弹性支承轴系分为转子子系统与支承子系统,假定在交联点处的位移阻抗值,则可由频率方程式确定转子子系统的临界转速。支承子系统的位移阻抗特性可由试验求得,或者,当能够很好地建立支承子系统的数学模型时,也可由计算确定之。按照各子系统在交联点处的阻抗一致的条件,可以用图解法求得整个弹性支承轴系的临界转速。文中列举了具有一个与两个弹性支承的单盘轴系的若干例子。计算与试验结果表明,子系统阻抗分析法,是转子动力学分析与试验研究的一种准确可靠的、经济的方法。     

滚动轴承故障诊断的频谱分析技巧

本文主要介绍旋转机械中滚动轴承故障诊断的实用技巧,采用振动分析方法,通过监测滚动轴承的振动状态,采集振动信号波形进行频谱分析,从而合理安排关键设备的预防维修计划,避免因突发性设备故障所造成的经济损失,确保生产的顺利进行。     

基于时间序列数据挖掘的旋转机械故障预报

提出一种基于时间序列数据挖掘的故障预报新方法。把故障前兆因子作为一种暂态,根据旋转机械轴承振动的实验数据建立时间序列．利用时延嵌入的方法重构状态空间,在状态空间中使用遗传算法搜寻最优暂态束．组成暂态集。用暂态集对旋转机械轴承振动的测试数据进行分析．判断是否为故障前兆因子．从而实现故障预报。     

角接触球轴承分析模型的数值求解

建立了内圈静止、外圈旋转的角接触球轴承分析模型,考虑了滚动体的离心力、陀螺力矩以及弹性流体动 力润滑作用.建立了非线性方程组未知量的约束条件,解决了Newton-Raphson法求解方程易出现不收敛的问 题.以两个角接触球轴承为算例,分析了轴承内、外圈分别旋转对应力的影响,以及转速和径向载荷对轴承工作 性能的影响.结果表明,轴承外圈转时接触应力随转速增大而显著增大,内圈转时则无明显变化;低转速下外圈 转的接触应力明显低于内圈转;较小的径向栽荷下外圈转的接触应力高于内圈转;轴承微区滑动速度受转速和径向栽荷的影响显著.通过Jones球轴承拟静力学分析程序计算,验证了模型和程序的有效性.     

高速向心滚子轴承准动力学分析

本文建立了一个准动力学模型以分析高速滚子轴承的打滑及滚子歪斜现象。模型对轴承轴向采用分片计算方法以解决偏载现象;在计算接触变形时考虑了与油膜厚度的关系;提出了如何判定承载滚子以减小计算量的方法。在大量计算的基础上,分析了轴承间隙、外载荷、转速、内圈倾斜及滚子数等因素对轴承打滑、滚子歪斜及轴承疲劳寿命的影响。其结论对轴承结构设汁有较大参考价值。所编的计算程序可作为实际轴承设计的辅助工具。     

以主轴系统刚度与总功耗之比值为目标函数的液体静压轴承优化设计方法

本文介绍以主轴系统刚度与总功耗之比值最大比值最大为目标函数、主轴系统刚度的校验准则为主要约束条件的液体静压轴承优化设计方法，与普通设计方法相比，两种不同结构液体静压承经优化设计后，其单位总功耗的主轴系统刚度都成倍增加。     

Thermal-Fluid Coupling Simulation of Ventilation Cooling System of Generator Based on FLOWMASTER

By taking a 2.3 MW double-fed asynchronous generator as an example,a new method for fast simulation analysis of ventilation cooling system inside generator is proposed based on the one-dimensional simulation software FLOWMASTER.The thermal-fluid coupling simulation model of ventilation cooling system inside generator is established.Under the stable running state of the generator,the flow velocity distribution and temperature rise of the key parts of the generator are analyzed.The results prove that the ventilation structure design of the generator meets the temperature rise limit.The simulation results are compared with the theoretical calculation results and the experimental results,which verify the correctness of the thermal-fluid coupling simulation method proposed in this paper.     

Identification of Magnetic Bearing Stiffness and Damping Based on Hybrid Genetic Algorithm

Identifying the stiffness and damping of active magnetic bearings(AMBs)is necessary since those parameters can affect the stability and performance of the high-speed rotor AMBs system.A new identification method is proposed to identify the stiffness and damping coefficients of a rotor AMB system.This method combines the global optimization capability of the genetic algorithm(GA)and the local search ability of Nelder-Mead simplex method.The supporting parameters are obtained using the hybrid GA based on the experimental unbalance response calculated through the transfer matrix method.To verify the identified results,the experimental stiffness and damping coefficients are employed to simulate the unbalance responses for the rotor AMBs system using the finite element method.The close agreement between the simulation and experimental data indicates that the proposed identified algorithm can effectively identify the AMBs supporting parameters.