發(fā)布時間：2020-06-10 20:07

【摘要】：滑動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為很多旋轉(zhuǎn)機械的核心部件,由于設計或運行時的一些不合理因素可能會導致油膜振蕩現(xiàn)象發(fā)生。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計,在高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)機械中,大多數(shù)存在一定程度的低頻振動成分,也有發(fā)生過油膜振蕩的現(xiàn)象。機組若發(fā)生自激振動會導致振蕩幅度加大,進而引發(fā)了不同程度的機組損壞。再者由于機組在運行時伴隨著大量不確定的非線性因素,導致機組發(fā)生的振動故障難以用傳統(tǒng)的方法對其內(nèi)部機理進行探究。因此，為了揭示不同非線性因素對水輪發(fā)電機組穩(wěn)定運行的影響,對滑動軸承。轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學的分析和研究是很有必要的。本文以非線性轉(zhuǎn)子動力學理論和方法為基礎,建立了非線性短軸承油膜力支承作用下的轉(zhuǎn)子動力學模型和運動微分方程,用數(shù)值積分方法計算出非線性油膜力,再綜合運用軸承和轉(zhuǎn)子的分岔圖、轉(zhuǎn)子振幅圖、Poincare截圖、軸心軌跡圖、時域波形圖和頻譜圖等分析手段,研究了不同系統(tǒng)參數(shù)對滑動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動態(tài)響應的影響,特別是油膜溫度的變化對二階臨界轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)發(fā)生油膜渦動和油膜振蕩時振動特性的影響,以及在滑動軸承處附加非線性能量阱(NES)對系統(tǒng)減振效果及穩(wěn)定性的影響。論文主要的研究內(nèi)容及結(jié)果如下:(1)針對滑動軸承中油膜力具有強非線性而引起的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)油膜失穩(wěn)問題,從油膜潤滑的雷諾方程出發(fā),在Gumbel油膜邊界條件假設下,推導出了短軸承的非線性油膜力的計算公式,同時建立了滑動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的數(shù)學模型以及系統(tǒng)微分方程組。(2)對滑動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特性進行了研究,分析了系統(tǒng)參數(shù)的變化對系統(tǒng)振動特性的影響。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距的增大有利于轉(zhuǎn)子低轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定運行,另一方面轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距的增加不會阻止系統(tǒng)在二倍臨界轉(zhuǎn)速時油膜失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生,但是會減小轉(zhuǎn)子油膜渦動和油膜振蕩的振幅;軸承軸頸間隙對系統(tǒng)也有較大影響,減小滑動軸承間隙也有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定性運行。(3)利用Walther粘度-溫度經(jīng)驗公式,將潤滑油溫度變化時粘度的變化考慮在內(nèi),分析了滑動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在潤滑油溫度變化下的動態(tài)響應。結(jié)果表明,使用不同潤滑油時,溫粘系數(shù)較大的潤滑油對轉(zhuǎn)子二階臨界轉(zhuǎn)速附近的擬周期和混沌運動有更好的抑制作用;潤滑油溫度的升高有利于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在低轉(zhuǎn)速范圍運行的穩(wěn)定性,但在二階臨界轉(zhuǎn)速附近,發(fā)生油膜渦動和油膜振蕩所對應的轉(zhuǎn)速區(qū)域會有所延長,不利于轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的運行。(4)針對滑動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在特定條件下會發(fā)生油膜渦動和油膜振蕩,進而危害系統(tǒng)安全運行的問題,考慮從帶立方剛度的NES出發(fā),將軸承上附加的NES減振器考慮在內(nèi),分析在附加NES時滑動承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動態(tài)響應。結(jié)果表明,帶立方剛度的NES只在特定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)對轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)運動振幅的衰減起到一定的積極作用,但不會改變系統(tǒng)的運動形態(tài);軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動衰減會隨著NES質(zhì)量塊的質(zhì)量和阻尼在小參數(shù)范圍內(nèi)的變化而敏感變化,超過該范圍的參數(shù)變化對減振的效果幾乎沒影響。
【圖文】：

(c) Poincaré圖 (d) 頻譜圖圖 2-3 轉(zhuǎn)子的時域圖，，軸心軌跡圖，Poincaré圖和頻譜圖me history，phase portrait，power spectrum and Poincarésection of the ro截圖加萊截圖的程序設計是將輸出的物理量每隔一個周期取一個進行分析。其物理意義是將物體實際運動軌跡映射到龐加萊截轉(zhuǎn)子橫向運動隨時間變化的軸心軌跡圖通過某一不與之平行位置相同的點映射到龐加萊截面上。此時若轉(zhuǎn)子的運動為 1-T相同的點便和上一次的點重合，在龐加萊截圖中便只呈現(xiàn)出一動時，便在龐加萊截面上留下兩個點。若轉(zhuǎn)子為 N-T 周期運下 N 個點。若轉(zhuǎn)子的運動為擬周期運動時，即轉(zhuǎn)子并不是做變化卻有一定的規(guī)律性，所以龐加萊截圖中便會呈現(xiàn)出封閉的時，龐加萊截圖上呈現(xiàn)的便是分布毫無規(guī)律的點的集合。所以將物體的連續(xù)運動通過龐加萊截圖取點將其離散化，以便通過斷轉(zhuǎn)子運動的周期穩(wěn)定性，圖 2-3（c）表明轉(zhuǎn)子運動不規(guī)律

圖 2-7 隨轉(zhuǎn)子質(zhì)量變化的轉(zhuǎn)子振幅圖plitude diagram of the rotor varied with th下轉(zhuǎn)子或者軸承某一方向的橫向最否超過規(guī)范的標準。圖 2-8 轉(zhuǎn)子隨轉(zhuǎn)速變化的分岔圖n diagram of the rotor response varied by
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH113

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本文編號：2706794