轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)耦合故障非線性動力特性研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是各類機(jī)械的常見結(jié)構(gòu)，在大功率高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，難免發(fā)生各種各樣的故障。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障的非線性動力學(xué)研究作為現(xiàn)代轉(zhuǎn)子動力學(xué)的新熱點(diǎn)內(nèi)容，它以轉(zhuǎn)子故障的非線性為主要研究對象。研究問題主要是求解各種故障情況下的動態(tài)響應(yīng)，研究故障轉(zhuǎn)子的本質(zhì)特征，辨識診斷故障；分析系統(tǒng)參數(shù)變化對系統(tǒng)響應(yīng)形式的影響規(guī)律以及對系統(tǒng)響應(yīng)穩(wěn)定性的影響；研究穩(wěn)態(tài)響應(yīng)及其穩(wěn)定性隨系統(tǒng)參數(shù)變化的演化規(guī)律以及引起的分叉與混沌行為特性等等。目前耦合故障的研究正在成為熱點(diǎn)，主

2、要研究耦合故障轉(zhuǎn)子的動態(tài)特性以及故障的耦合特性。由于工程實(shí)際對故障診斷技術(shù)的迫切要求，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合故障的非線性動力學(xué)研究在深度和廣度兩方面都有了一定進(jìn)展，受到了越來越多的重視。 本文主要以旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)為研究對象，研究轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的故障機(jī)理及其特點(diǎn)。在現(xiàn)代非線性理論和轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論的指導(dǎo)下，重點(diǎn)對轉(zhuǎn)子的油膜力問題、碰摩問題及油膜力支撐下的轉(zhuǎn)子碰摩問題的故障機(jī)理、故障特征等內(nèi)容進(jìn)行了力所能及的工作，對研究中涉及到的一些

3、轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論及其研究方法問題介紹了一些自己的新觀點(diǎn)，主要的工作表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1.對軸承油膜力的非線性表達(dá)式進(jìn)行了研究，建立了考慮潤滑油粘性剪力作用的短軸承模型，從而使非線性油膜力的模型更加精確。然后在此基礎(chǔ)上，利用直接數(shù)值積分方法和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)研究，分析了剛性Jeffcott轉(zhuǎn)子在新油膜力模型下的穩(wěn)定性，研究了該系統(tǒng)的分叉和混沌現(xiàn)象。繪制了轉(zhuǎn)子響應(yīng)的分叉圖、Poincare截面圖、時(shí)域波形圖、相軌跡圖、軸心軌跡圖等。

4、利用這些圖示表現(xiàn)手段從不同側(cè)面描述和揭示了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性。 2.建立了一個(gè)支撐在新油膜力模型上的兩個(gè)質(zhì)量、四個(gè)自由度的碰摩轉(zhuǎn)子的動力學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型是由一分段線性剛度的碰摩力和非線性油膜力耦合而成的非線性系統(tǒng)。然后用數(shù)值仿真研究了參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)的影響。 3.對轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)非線性動力學(xué)模型進(jìn)行改進(jìn)，建立更加切合實(shí)際的數(shù)學(xué)模型。然后利用直接數(shù)值積分方法和計(jì)算機(jī)仿真研究，繪制了分叉圖、Poincare截面圖、時(shí)