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可倾瓦滑动轴承—转子系统非线性动力学特性及稳定性分析

作　者: 应家扬
导　师: 焦映厚
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 可倾瓦滑动轴承非线性动力学 Floquet乘子稳定性
分类号: TH113.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

大型旋转机械是我国基础设施和基础工业中最关键和核心的设备之一。转子-轴承系统是大型旋转机械的核心部件。作为主要支承方式的可倾瓦滑动轴承支承,其动力学特性日益被人们所关注。非线性激振力(油膜力、密封力、不均匀蒸汽间隙力)是诱发转子系统失稳的主要原因,故用线性动力学理论研究存在非线性因素的转子的稳定性有很大的局限性。所以,利用非线性动力学理论的研究成果,结合转子动力学理论对可倾瓦滑动轴承-转子系统进行研究,具有重大的理论意义。运用非线性油膜力数据库法求解可倾瓦轴承的非线性油膜力。求解时充分考虑了瓦块转动惯量对油膜力的影响,优化了数据库方法。建立了一个简支承的Jeffcott转子—轴承系统非线性动力学模型,并用其分析了可倾瓦滑动轴承—转子系统在一定转速范围内升速和降速过程的分岔规律。并根据系统周期响应、频谱图、相轨迹图、Poincaré映射图,分析了一定转速范围内系统动力学特性。应用打靶法结合Floquet理论对可倾瓦滑动轴承—转子系统稳态周期解的稳定性进行分析,揭示了系统从同步周期运动发生分岔,最后导致混沌运动的演变过程。结合某轴系,分析了轴系动力学刚度系数xxK、xyK、yxK、yyK和动力学阻尼系数xxB、xyB、yxB、yyB随转速升高的变化规律。计算了一定转速范围内,不同模态阶数下转子系统的线性稳定性指标,得出了系统稳定性随转速变化的规律。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-9
  1.2 滑动轴承—转子系统国内外研究的现状  9-12
    1.2.1 国外的研究现状  9-11
    1.2.2 国内的研究现状  11-12
  1.3 本文的主要研究内容  12-13
第2章可倾瓦滑动轴承非线性油膜力的求解  13-23
  2.1 Reynolds 方程及其无量纲形式  13-16
  2.2 建立非线性油膜力数据库  16-17
  2.3 检索油膜力  17-22
    2.3.1 求解油膜力所需的系统状态量的获取  18-21
    2.3.2 计算数据  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章可倾瓦滑动轴承—转子系统分岔规律及动力学行为分析  23-38
  3.1 可倾瓦滑动轴承的特点  23-24
  3.2 可倾瓦滑动轴承—转子系统的运动方程  24-26
  3.3 转子系统参数选择、分岔规律及动力学行为  26-37
    3.3.1 可倾瓦滑动轴承瓦块参数及转子系统参数  26-27
    3.3.2 系统分岔规律及动力学行为  27-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章可倾瓦滑动轴承—转子系统周期解及稳定性分析  38-45
  4.1 稳定性分析基本方法  38-40
  4.2 数值计算和分析  40-44
  4.3 本章小结  44-45
第5章轴系线性稳定性计算  45-56
  5.1 线性油膜力  45-46
  5.2 轴系稳定性的判别方法  46-47
    5.2.1 对数衰减率  46-47
    5.2.2 Q-因子  47
  5.3 实际轴系计算  47-55
    5.3.1 轴系参数及轴承方式  47-49
    5.3.2 轴承刚度及阻尼随转速升高的变化规律  49-51
    5.3.3 系统对数衰减率及Q-因子  51-55
  5.4 本章小结  55-56
结论  56-58
参考文献  58-63
致谢  63

可倾瓦滑动轴承—转子系统非线性动力学特性及稳定性分析

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