發(fā)布時(shí)間：2017-10-30 00:22

  本文關(guān)鍵詞：一種非線性轉(zhuǎn)子—軸承—密封系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為分析以及控制研究

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【摘要】：對(duì)于一些高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械,轉(zhuǎn)子都被認(rèn)為是其中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),并且轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)正常與否直接影響了其運(yùn)動(dòng)狀況和動(dòng)力傳輸情況.但由于轉(zhuǎn)子受到多種非線性因素的影響,當(dāng)轉(zhuǎn)子處于工作狀態(tài)時(shí),會(huì)造成系統(tǒng)各種無(wú)規(guī)律的振動(dòng),這樣的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)對(duì)于機(jī)械系統(tǒng)能否高效率的工作將造成很大影響.而當(dāng)發(fā)生故障時(shí),轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性也將變得更加復(fù)雜,尤其是其軸承所承受的的非線性油膜力或是非線性密封力都對(duì)其性能有著顯著影響,例如大多數(shù)學(xué)者所研究的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)、轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)等等,但他們都只考慮單因素對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的影響,因此,我們需要對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合故障進(jìn)行更深入的研究. 在二十一世紀(jì),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,一些理論無(wú)法解決的問題在計(jì)算機(jī)面前都迎刃而解,這使得國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的研究都前進(jìn)了一大步.因此我們可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)值模擬所得到的分岔圖結(jié)合Lyapunov指數(shù)圖來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為,并利用一些龐加萊映射圖、時(shí)間相應(yīng)圖和相圖等進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究,使得結(jié)果具體化、形象化,更加便于系統(tǒng)的分析研究.根據(jù)這些研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為及其振動(dòng)狀態(tài)不但會(huì)受其轉(zhuǎn)速、阻尼、剛度等參數(shù)的影響,還會(huì)受其密封力的影響.但由于密封力分析更為復(fù)雜,對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性分析帶來(lái)很大困難,所以在轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)的研究中計(jì)算機(jī)分析變得越來(lái)越重要. 本文所做的工作主要有: 1簡(jiǎn)單介紹了轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究意義以及研究現(xiàn)狀,以及一些定義、定理、研究方法和判別方法. 2簡(jiǎn)單介紹了非線性系統(tǒng)所用到的一些分析方法,以及簡(jiǎn)明的提出了關(guān)于如何判定周期解、擬周期解及混沌解,使我們認(rèn)識(shí)了分岔圖、Lyapunov指數(shù)圖、相圖和龐加萊圖之間的區(qū)別和判定,并介紹了一些控制方法. 3建立了轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)其進(jìn)行了平衡點(diǎn)以及特征值的計(jì)算,又利用R-H穩(wěn)定性準(zhǔn)則對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了Hopf分岔的判斷和計(jì)算,最后用數(shù)值模擬的方法對(duì)結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證. 4建立了轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,其中由單一的密封力變?yōu)榱擞湍ち兔芊饬Φ鸟詈?使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)特性更為復(fù)雜；然后對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并利用分岔圖結(jié)合Lyapunov指數(shù)圖、相圖和龐加萊映射圖、時(shí)間響應(yīng)圖等對(duì)系統(tǒng)在不同參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、阻尼c1、剛度k1、偏心量r、密封壓強(qiáng)P等)下的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行分析研究,從而得到了系統(tǒng)含有油膜力和密封力的最優(yōu)取值. 5分別用了分段二次函數(shù)x x的控制方法和比例微分的控制方法對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)進(jìn)行了控制研究,還研究在不同參數(shù)(如控制參數(shù)K2、阻尼c1等)下對(duì)系統(tǒng)控制結(jié)果的影響.
【關(guān)鍵詞】：非線性動(dòng)力學(xué) 轉(zhuǎn)子 密封 穩(wěn)定性 控制
【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】：2014
【分類號(hào)】：TH113;TP13
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-12
• 1.1 引言10
• 1.2 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的研究意義10-11
• 1.3 本文內(nèi)容安排11-12
• 2 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為分析方法以及控制方法12-17
• 2.1 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的方法和判定12-13
• 2.1.1 特征值判據(jù)12-13
• 2.1.2 Hurwitz穩(wěn)定性準(zhǔn)則13
• 2.2 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為判別方法13-15
• 2.2.1 周期解、擬周期解和混沌解的判別13-14
• 2.2.2 最大Lyapunov指數(shù)圖14
• 2.2.3 分岔圖14
• 2.2.4 相圖和軸心軌跡圖14
• 2.2.5 龐加萊映射圖14-15
• 2.3 混沌的控制方法15-16
• 2.3.1 混沌控制的定義15
• 2.3.2 x x 反饋控制15
• 2.3.3 比例微分控制器控制15-16
• 2.4 本章小結(jié)16-17
• 3 轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為分析17-24
• 3.1 轉(zhuǎn)子-密封系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立17-18
• 3.2 平衡點(diǎn)分析18-20
• 3.3 Hopf分岔的判定20-23
• 3.4 本章小結(jié)23-24
• 4 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為分析24-41
• 4.1 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立24-26
• 4.2 不同參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的影響26-40
• 4.2.1 轉(zhuǎn)速對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的影響26-32
• 4.2.2 圓盤等效阻尼對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的影響32
• 4.2.3 偏心距對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的影響32-34
• 4.2.4 密封壓差對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的影響34-35
• 4.2.5 剛度對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的影響35-40
• 4.3 本章小結(jié)40-41
• 5 轉(zhuǎn)子-軸承-密封系統(tǒng)的控制研究41-48
• 5.1 分段二次函數(shù)x x 的控制研究41-43
• 5.2 比例微分的控制研究43-47
• 5.2.1 控制參數(shù) K2對(duì)系統(tǒng)控制結(jié)果的影響44-46
• 5.2.2 阻尼 c1對(duì)系統(tǒng)控制結(jié)果的影響46-47
• 5.3 本章小結(jié)47-48
• 6 總結(jié)與展望48-49
• 總結(jié)48
• 研究展望48-49
• 致謝49-50
• 參考文獻(xiàn)50-52
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果52

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本文編號(hào)：1115306