本文關(guān)鍵詞：氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：氣體軸承具有運(yùn)轉(zhuǎn)速度高、摩擦損耗低、無污染等優(yōu)點(diǎn),因此有著十分廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景,但在氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中存在著較多的不定因素,如氣膜力、離心力、碰摩力、裂紋力等,導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生較復(fù)雜的非線性動(dòng)力學(xué)行為而出現(xiàn)故障。因此,研究氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為,確定系統(tǒng)參數(shù)合理匹配,對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、平穩(wěn)安全運(yùn)行、故障預(yù)判及診斷是極為重要的。本文主要研究了氣體軸承支撐的單盤、雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為。在綜合考慮氣膜力、碰摩力、裂紋力等因素的條件下,本文分別建立了氣體軸承支撐的單盤、雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)合轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)和牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律,列出了系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程并對(duì)其進(jìn)行無量綱化處理,運(yùn)用C語言編程,通過四階龍格庫塔法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。通過對(duì)系統(tǒng)分岔圖、幅頻特性曲線、軸心軌跡圖及龐加萊截面映射圖等分析,研究了系統(tǒng)在基準(zhǔn)參數(shù)下的動(dòng)力學(xué)行為以及主要參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響,討論了系統(tǒng)出現(xiàn)的倍化分岔、霍普分岔、陣發(fā)性運(yùn)動(dòng)、跳躍現(xiàn)象以及混沌等復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為,確定了系統(tǒng)在特定參數(shù)下周期運(yùn)動(dòng)、概周期運(yùn)動(dòng)、陣發(fā)性運(yùn)動(dòng)以及混沌運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速區(qū)間,并確定了系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定周期運(yùn)動(dòng)的主要參數(shù)取值范圍。研究結(jié)果表明,在單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子質(zhì)量和碰摩剛度的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為影響較小,而轉(zhuǎn)子偏心量、轉(zhuǎn)子與定子的碰摩間隙以及轉(zhuǎn)軸的裂紋對(duì)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的參數(shù)敏感性。通過對(duì)比分析雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)模型表明,雙盤的偏心量以及其質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)偏心量對(duì)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的影響,在較小偏心量下具有穩(wěn)定的周期運(yùn)動(dòng),當(dāng)偏心量較大時(shí)系統(tǒng)混沌區(qū)域增大發(fā)生嚴(yán)重失穩(wěn);而雙盤的質(zhì)量變化導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生了較多復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)變化,隨著其質(zhì)量系數(shù)的增大而使出現(xiàn)周期運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速區(qū)間增多。分析間隙系數(shù)、剛度系數(shù)以及裂紋影響因數(shù)等系統(tǒng)參數(shù)變化對(duì)雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的影響發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)子的碰摩間隙和碰摩剛度對(duì)雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有較強(qiáng)的參數(shù)敏感性;對(duì)于轉(zhuǎn)軸裂紋,較小的裂紋影響因數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)產(chǎn)生的影響不大,而在較大裂紋時(shí)系統(tǒng)跳躍現(xiàn)象頻繁發(fā)生,高頻區(qū)域的混沌運(yùn)動(dòng)區(qū)間增大,使系統(tǒng)處于極度不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。此外,本文確定了部分參數(shù)下系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速區(qū)間以及參數(shù)取值范圍,為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)、參數(shù)匹配以及故障識(shí)別提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：氣體軸承 雙盤轉(zhuǎn)子 非線性 參數(shù)匹配
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH113
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景和意義9
• 1.2 氣體軸承優(yōu)缺點(diǎn)9-11
• 1.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排12-14
• 2 轉(zhuǎn)子非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論與分析方法14-21
• 2.1 數(shù)值計(jì)算方法14-16
• 2.1.1 龍格庫塔法14-15
• 2.1.2 李查遜外推法15-16
• 2.2 非線性動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論16-19
• 2.2.1 分岔基本理論16-17
• 2.2.2 混沌基本理論17-18
• 2.2.3 通向混沌的道路18-19
• 2.3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性振動(dòng)特性19-21
• 2.3.1 分岔圖19
• 2.3.2 幅頻特性曲線19
• 2.3.3 軸心軌跡圖19
• 2.3.4 龐加萊截面映射圖19-21
• 3 氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)21-45
• 3.1 動(dòng)力學(xué)模型21-22
• 3.2 動(dòng)力學(xué)方程22-25
• 3.3 數(shù)值仿真及分析25-44
• 3.3.1 基準(zhǔn)模型的分岔特性研究25-29
• 3.3.2 偏心量對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響29-33
• 3.3.3 轉(zhuǎn)子質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響33-35
• 3.3.4 碰摩間隙對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響35-38
• 3.3.5 碰摩剛度對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響38-40
• 3.3.6 裂紋對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 氣體軸承—雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)45-67
• 4.1 動(dòng)力學(xué)模型45-46
• 4.2 動(dòng)力學(xué)方程46-47
• 4.3 數(shù)值仿真及分析47-65
• 4.3.1 基準(zhǔn)模型的分岔特性研究48-51
• 4.3.2 雙盤偏心量對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響51-54
• 4.3.3 雙盤質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響54-57
• 4.3.4 碰摩間隙對(duì)雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)的影響57-59
• 4.3.5 碰摩剛度對(duì)雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)的影響59-62
• 4.3.6 裂紋對(duì)雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)的影響62-65
• 4.4 本章小結(jié)65-67
• 結(jié)論67-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果74

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