【摘要】： 本文圍繞軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性行為及其耦合調(diào)頻技術(shù)來進(jìn)行研究工作。主要研究目的是深入了解軸承中潤滑流體與轉(zhuǎn)子流固耦合的機(jī)理,研究軸承潤滑流體的流動(dòng)情況、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)情況和軸承所受載荷等因素之間的關(guān)聯(lián)性,觀察和分析軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中復(fù)雜的非線性特征,進(jìn)而通過耦合調(diào)頻方法提高軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 結(jié)合滑動(dòng)軸承雷諾方程的解析解和非線性油膜力的表達(dá)式,分析了滑動(dòng)軸承低頻渦動(dòng)特性,同時(shí)討論了不可壓流動(dòng)假設(shè)得到的雷諾方程解析解,對(duì)于氣體潤滑軸承的適用性,為氣體潤滑軸承的耦合調(diào)頻試驗(yàn)建立了理論基礎(chǔ)。通過論述軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中流固耦合原理及其調(diào)頻的技術(shù)含義,進(jìn)一步研究了軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)“耦合調(diào)頻”的概念。根據(jù)軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)載荷平衡方程,完善了“工程穩(wěn)定性”的判別準(zhǔn)則。以耦合調(diào)頻基本概念為理論基礎(chǔ),工程穩(wěn)定性判據(jù)作為前提條件,論述了耦合調(diào)頻的具體技術(shù)思路,從而為氣體潤滑軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的耦合調(diào)頻試驗(yàn)提供了理論依據(jù)。 完成了動(dòng)靜壓混合氣體潤滑軸承的起�！\(yùn)行試驗(yàn)。從非線性動(dòng)力學(xué)理論出發(fā),分析了氣膜渦動(dòng)、振蕩和失穩(wěn)過程的非線性特征。驗(yàn)證了固有頻率和氣膜渦動(dòng)頻率之間的耦合所導(dǎo)致的氣膜振蕩,使得系統(tǒng)進(jìn)入混沌振動(dòng)狀態(tài)的機(jī)理;觀察到混沌振動(dòng)的“有界”性質(zhì),以及氣膜失穩(wěn)導(dǎo)致碰摩的過程。根據(jù)耦合調(diào)頻的基本思想,總結(jié)了以下調(diào)頻措施:改變系統(tǒng)固有頻率和氣膜渦動(dòng)頻率之間的耦合關(guān)系,使得設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速與氣膜渦動(dòng)和振蕩發(fā)生的轉(zhuǎn)速范圍保持一定裕度;根據(jù)工程穩(wěn)定性判據(jù),有效的控制振幅及其變化趨勢(shì),并使得混沌振動(dòng)的轉(zhuǎn)速范圍盡可能小;有效抑制氣膜渦動(dòng)的能量積聚以便避免氣膜振蕩,可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,避免氣膜失穩(wěn)的發(fā)生。這些分析為軸承—轉(zhuǎn)子耦合調(diào)頻提供了試驗(yàn)依據(jù)。 結(jié)合耦合調(diào)頻基本原理和工程穩(wěn)定性判據(jù),對(duì)氣體潤滑軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了耦合調(diào)頻試驗(yàn)。靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)整的試驗(yàn)表明,通過調(diào)整軸承供氣壓力改變固有頻率和氣膜剛度,可以改變渦動(dòng)頻率與固有頻率的耦合關(guān)系,說明低頻渦動(dòng)通過耦合調(diào)頻方法是可以控制的;氣膜振蕩導(dǎo)致的低頻渦動(dòng)能量的俘獲特征,對(duì)于軸承—轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性是不利的;在氣膜失穩(wěn)轉(zhuǎn)速區(qū)域施加適當(dāng)?shù)妮S承壓力,調(diào)節(jié)系統(tǒng)剛度,同時(shí)有效控制能量輸入,避免低頻渦動(dòng)能量積累,可以控制低頻和工頻能量分配關(guān)系,避免低頻能量俘獲而出現(xiàn)碰摩失穩(wěn)。觀察分析了由于軸承設(shè)計(jì)剛度差異造成的“雙低頻”現(xiàn)象,并討論了這種情況下耦合調(diào)頻技術(shù)的應(yīng)用�？偨Y(jié)歸納了軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)流固耦合的規(guī)律,進(jìn)一步驗(yàn)證了耦合調(diào)頻技術(shù)的有效性和實(shí)用性。
【圖文】：

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本文編號(hào)：2658543