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不平衡激励对碰摩转子振动特性的影响

机械科学与技术 2000年第4期19卷 536-538页

作者：刘耀宗胡茑庆温熙森国防科技大学长沙410073

研究了 Jeffcott转子发生动静件碰摩时的非线性振动特性。根据数值计算的结果 ,分析了系统结构参数确定时 ,不平衡激励水平对转子振动分叉特性的影响 ,并给出了系统响应随转速变化的分叉图 ,以及拟周期、混沌时的轴心轨迹、Poincare截... 详细信息

研究了 Jeffcott转子发生动静件碰摩时的非线性振动特性。根据数值计算的结果 ,分析了系统结构参数确定时 ,不平衡激励水平对转子振动分叉特性的影响 ,并给出了系统响应随转速变化的分叉图 ,以及拟周期、混沌时的轴心轨迹、Poincare截面图和频谱。

关键词： Jeffcott转子碰摩分叉非线性振动不平衡激励

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不平衡激励下的航空发动机振动传递规律分析

不平衡激励下的航空发动机振动传递规律分析

基于递归最小二乘算法的电磁轴承-柔性转子系统的振动控制

第十四届全国振动理论及应用学术会议(NVTA2021)

作者：林荣洲侯磊陈予恕哈尔滨工业大学航天学院

本文运用有限单元法建立了一个104自由度的航空发动机整机动力学动力学方程,并且考虑了中介轴承的Hertz接触非线性。为了讨论整机系统转子的不平衡激励传递到机匣上的振动传递规律,引入了振动传递率,推导并定义了路径传递率。在转子不... 详细信息

本文运用有限单元法建立了一个104自由度的航空发动机整机动力学动力学方程,并且考虑了中介轴承的Hertz接触非线性。为了讨论整机系统转子的不平衡激励传递到机匣上的振动传递规律,引入了振动传递率,推导并定义了路径传递率。在转子不同部位施加不平衡激励并用Newmark-β结合Newton-Raphson的方法求解整机动力学方程。然后研究不平衡激励在机匣前中后测点的振动传递规律以及传递路径,进而讨论航空发动机机匣测点位置的排布。结果表明,机匣各测点的振动传递率与模态相关,若想要尽可能监测航空发动机运行状态下的振动,则机匣中部的测点是最优的。同时也给出了机匣不同部位的主传递路径,若想对测点的振动进行振动控制,应该从主传递路径入手。该研究有助于认识航空发动机不平衡激励传递到机匣上的振动传递规律,同时对机匣测点位置的排布具有参考作用。

关键词：有限单元法非线性振动振动传递传递路径不平衡激励

来源： cnki会议评论

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基于递归最小二乘算法的电磁轴承-柔性转子系统的振动控制

作者：徐智远浙江大学

学位级别：硕士

主动电磁轴承因其无接触、无需润滑以及无磨损的特性逐渐成为高速旋转机械中的主要支承单元,本文主要对不平衡激励、谐波激励以及基础激励下电磁轴承-柔性转子系统的振动控制问题进行分析与研究。首先使用有限元法得到电磁轴承–柔性转... 详细信息

主动电磁轴承因其无接触、无需润滑以及无磨损的特性逐渐成为高速旋转机械中的主要支承单元,本文主要对不平衡激励、谐波激励以及基础激励下电磁轴承-柔性转子系统的振动控制问题进行分析与研究。首先使用有限元法得到电磁轴承–柔性转子系统的动力学方程,结合控制系统中功率放大器、位移传感器等环节的数学模型,建立电磁轴承–柔性转子系统的仿真模型。然后,对由不同等效刚度的电磁轴承支承的柔性转子进行模态分析,求解了柔性转子的各阶模态频率、模态振型以及临界转速。最后,为了便于分析和设计控制器,使用模态截断的方法得到电磁轴承–柔性转子系统的降阶模型。针对不平衡激励下电磁轴承–柔性转子系统的振动控制问题,首先介绍了基于递归最小二乘（Recursive Least Square,RLS）算法的自适应滤波器,给出了RLS算法的迭代过程,分析了RLS自适应滤波器对于恒频和变频正弦信号的跟踪和滤除能力。然后在RLS自适应滤波器基础上构造了RLS自适应同频振动控制器,该控制器提取转子振动位移中的同频信号,经RLS算法迭代输出相应的补偿控制信号,减小不平衡激励下柔性转子的振动位移,使转子能够穿越一阶弯曲临界转速。最后通过仿真验证了该控制器的性能以及抗噪声干扰的能力。针对谐波激励下电磁轴承–柔性转子系统的振动控制问题,首先介绍了传感器谐波干扰信号的组成,然后针对谐波干扰信号中多个频率分量信号,采用多个RLS自适应滤波器并联的方式组成RLS自适应谐波振动控制器。最后通过仿真验证了该控制器抑制柔性转子谐波振动的有效性。针对基础激励下电磁轴承–柔性转子系统的振动控制问题,首先介绍了基础激励的来源,并在系统建模过程中考虑基础激励的影响,建立了基础激励下电磁轴承–柔性转子系统的模型。然后,基于RLS自适应滤波器设计了RLS自适应基础激励振动控制器,该控制器根据基础加速度信号以及转子相对轴承的位移信号迭代出相应的补偿控制信号,减小柔性转子因基础激励而产生的振动位移。最后通过仿真验证了该控制器的有效性。最后,搭建并完善了电磁轴承–柔性转子系统实验平台,分别完成了不平衡激励、谐波激励、基础激励下电磁轴承–柔性转子系统振动的RLS控制实验,验证了所设计的RLS自适应控制器的有效性。

关键词：电磁轴承柔性转子振动控制递归最小二乘不平衡激励谐波激励基础激励

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共用支承-转子系统耦合振动分析及试验

航空动力学报 2020年第11期35卷 2293-2305页

作者：雷冰龙李超何康马艳红洪杰北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412002 中国航空发动机集团有限公司中小型航空发动机叶轮机械湖南省重点实验室湖南株洲412002

针对带有涡轮级间共用承力框架的高功质比涡轴发动机结构系统,建立共用支承-转子系统动力学方程,探究燃气发生器转子、动力涡轮转子与共用承力框架结构系统耦合振动产生条件及振动特性。基于ANSYS有限元仿真计算了共用支承-转子系统耦... 详细信息

针对带有涡轮级间共用承力框架的高功质比涡轴发动机结构系统,建立共用支承-转子系统动力学方程,探究燃气发生器转子、动力涡轮转子与共用承力框架结构系统耦合振动产生条件及振动特性。基于ANSYS有限元仿真计算了共用支承-转子系统耦合振动特性。针对涡轴发动机涡轮级间承力框架,设计了共用支承-转子系统模拟试验器,运用激振器模拟转子不平衡激励,利用试验对模拟转子动力特性的相互影响进行了定量分析。理论计算结果表明,转子支点与支承结构通过力平衡和位移协调联系在一起,之间存在刚度耦合项,进而使共用支承-转子系统发生耦合振动。对系统振动响应仿真计算结果表明,共用支承会影响转子动力特性,不同转子不平衡激励均可激起相应转子的振动。通过试验验证了在发生耦合振动时,转子的振动响应频谱中同时包含两个转子转速频率,定义耦合影响系数,地面慢车状态两个转子相互之间的耦合影响系数分别为3.3%和60.79%,最大连续状态分别为12.78%和6.88%,最大起飞状态分别为13.56%和5.81%,转子间的动力特性耦合影响大小与频率有关系。

关键词：共用支承-转子系统不平衡激励耦合振动机理基础振动耦合振动试验

多频激励下球轴承系统接触共振特性的理论研究

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多频激励下球轴承系统接触共振特性的理论研究

作者：董文凯南京理工大学

学位级别：硕士

球轴承是旋转机械的主要支承件和传动部件,在轴承-转子系统动力学设计过程中应充分考虑球轴承的主要激振力及其动力学特性。然而,由于球轴承作为本质非线性机械件包含赫兹接触、轴承间隙及时变柔度(VC)等多种非线性因素,使系统的动力学... 详细信息

球轴承是旋转机械的主要支承件和传动部件,在轴承-转子系统动力学设计过程中应充分考虑球轴承的主要激振力及其动力学特性。然而,由于球轴承作为本质非线性机械件包含赫兹接触、轴承间隙及时变柔度(VC)等多种非线性因素,使系统的动力学机理分析极为困难。VC激励是球轴承系统具有的一种不可避免的交变激励特征,由此带来的滞后VC共振、内共振特性是典型非线性振动行为,影响转子系统运行的稳定性和安全性,相关问题在国内外近来得到持续关注。我国某型军机就曾因轴承带来的滞后突跳故障多次调修。而不平衡激励是一种故障的状态,其会使旋转构件产生额外的负载,这是旋转设备和部件损坏的最常见原因之一。当发生这种故障时,随着时间的推移系统的振幅值会逐渐增大。针对上述问题,本文拟深入展开下述工作:(1)探究转子转速、系统阻尼以及轴承间隙对系统动态刚度的影响,并从系统动态等效固有频率角度探究预测系统动态刚度的可能性;(2)采用经典两自由度球轴承模型,辅助数值积分计算,将谐波平衡-频域/时域转换(HB-AFT)方法与同伦延拓方法相结合,以进行Floquet稳定性分析,研究系统典型VC主共振、内共振区间响应的失稳特性,进而探究系统在VC交变激励下复杂响应行为的演化机制;(3)探究系统VC激振力与不平衡激励联合作用下系统复杂行为的响应特性。

关键词：非线性振动内共振分岔不平衡激励

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高速主轴不平衡振动行为分析与抑制策略

西安交通大学学报 2019年第5期53卷 24-29,99页

作者：章云孙虎胡振邦梅雪松西安电子科技大学机电工程学院西安710071 中航工业陕西航空电气有限责任公司西安713107 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

针对高速主轴不平衡激励下空间振动问题,构建了多自由度高速主轴有限元分析模型。基于Matlab解析获得主轴模态特性信息,进而通过与Ansys分析结果对比,可知两者所求解得到的主轴弯曲振型整体形貌变化规律相同,幅频响应曲线峰值契合度较... 详细信息

针对高速主轴不平衡激励下空间振动问题,构建了多自由度高速主轴有限元分析模型。基于Matlab解析获得主轴模态特性信息,进而通过与Ansys分析结果对比,可知两者所求解得到的主轴弯曲振型整体形貌变化规律相同,幅频响应曲线峰值契合度较高。为进一步验证模型的有效性,通过高速主轴系统模态测试获取了主轴实验频率响应函数,实验结果表明,其与基于动力学模型分析得到的前三阶谐振频率误差分别为0.16%、4.38%、5.95%,两者匹配程度较高,该模型能准确描述主轴的动态特性。基于该模型,分析了不平衡激励作用下主轴不同位置节点的空间位移特征,研究了主轴转子在不同大小不平衡激励下的空间响应特性,并总结得出了振型及激励对空间位移的影响规律。最后,提出了基于动力学模型的不平衡振动抑制策略,并在9 000 r/min时进行了高速主轴动平衡实验,结果表明:该策略无需添加试重,仅在低于临界转速下采集振动数据就可识别不平衡量,添加配重后不平衡振动得到有效抑制。

关键词：高速主轴有限元模型不平衡激励空间振动振动抑制

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设备冷却水泵转子系统振动特性研究

水泵技术 2016年第6期 29-33页

作者：刘文进曹宏涛张鹏马春来海军驻沈阳地区舰船配套军事代表室沈阳110869 沈阳鼓风机集团申蓝机械有限公司沈阳110869

通过对水泵机组动态特性测试分析,结合故障诊断分析,获知设备冷却水泵在正常工作条件下因不平衡载荷引起的转子振动情况。一方面结合模态测试与有限元仿真的方法,找出安装边界条件对水泵机组转子系统的振动影响,并进行部分结构的改进;... 详细信息

通过对水泵机组动态特性测试分析,结合故障诊断分析,获知设备冷却水泵在正常工作条件下因不平衡载荷引起的转子振动情况。一方面结合模态测试与有限元仿真的方法,找出安装边界条件对水泵机组转子系统的振动影响,并进行部分结构的改进;另一方面采用有限单元法,计算转子在不平衡激励条件下的瞬态响应,分析转子振动的位移频谱和关键位置的支承力响应频谱,获得关键位置的振动位移、作用力的幅值以及频率信息。分析结果将用于设备冷却水泵整机的振动噪声分析,并研制出新型的复合阻尼转子系统。

关键词：立式水泵动态特性测试不平衡激励响应频谱

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不平衡影响下外圈故障滚动轴承振动特征研究

机械设计与制造 2020年第8期 68-72页

作者：韩兆楠东亚斌张小龙寇盼西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055

在外圈具有单一缺陷滚动轴承二自由度动力学模型基础上,引入不平衡激励,建立不平衡影响下外圈具有单一缺陷的滚动轴承的动力学模型。通过数值计算,分析了不平衡对外圈具有单一局部故障滚动轴承振动特征的影响。结果表明,当不平衡载荷远... 详细信息

在外圈具有单一缺陷滚动轴承二自由度动力学模型基础上,引入不平衡激励,建立不平衡影响下外圈具有单一缺陷的滚动轴承的动力学模型。通过数值计算,分析了不平衡对外圈具有单一局部故障滚动轴承振动特征的影响。结果表明,当不平衡载荷远小于径向载荷时,外圈缺陷轴承的振动特征变化不明显,其特征频率为滚动体通过外圈故障的振动频率及其倍频。当不平衡载荷逐渐增大至接近径向载荷时,轴承的振动出现了调制现象,其特征频率为轴的旋转频率、滚动体通过外圈的频率以及它们形成的边频。

关键词：不平衡激励外圈滚动轴承特征频率

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大跨距动力轴系振动特性研究

大跨距动力轴系振动特性研究

作者：付哲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

动力轴系是大型水面船舶的核心动力来源,动力轴系具有跨距大,低转速及重量大等特点,在启动过程或者停机过程中,动力轴系的个别轴承处会出现振动幅值较大,振动剧烈的现象。因此本文对大跨距动力轴系进行动力学振动特性研究。本文基于有... 详细信息

动力轴系是大型水面船舶的核心动力来源,动力轴系具有跨距大,低转速及重量大等特点,在启动过程或者停机过程中,动力轴系的个别轴承处会出现振动幅值较大,振动剧烈的现象。因此本文对大跨距动力轴系进行动力学振动特性研究。本文基于有限元法和Timoshenko梁理论,对动力轴系各个转子部件进行动力学建模,得到动力轴系各个转子部件的动力学模型;在对汽轮机转子和推进轴转子完成建模后,对其临界转速及模态振型进行求解分析,为后续计算奠定基础;对动力轴系主机机组中的减速器进行动力学建模,考虑和分析减速器中各个转子的连接关系,对减速器中各个转子之间的啮合刚度和啮合阻尼进行计算;动力轴系轴承支撑的刚度和阻尼由经验直接给出。为后续动力轴系整机建模做好铺垫。通过上述对动力轴系各个转子及连接关系的动力学建模,首先建立主机机组动力学模型,对其临界转速和模态振型进行求解,为后续开展整机建模奠定基础。然后建立动力轴系整机的动力学模型,分别仿真计算了刚性支撑下和弹性支撑下动力轴系整机系统的临界转速以及模态振型;最后研究分析不平衡激励力大小和施加位置对动力轴系系统振动特性的影响,为工程实践中提供理论依据。建立动力轴系三维模型,对三维模型进行结构化网格划分,通过设置边界条件,将额定扭矩作用在主机转子上,推进轴尾端固定,来模拟动力轴系的传动过程的受力情况。对动力轴系模型进行静力学分析,仿真计算不同扭矩作用下动力轴系的变形情况,对结果进行处理和计算,得到不同扭矩作用下主机与推进轴连接处的不对中量情况。为后续开展不对中量对动力轴系振动特性的影响分析奠定基础。通过上述研究,最后将齿轮激励力、不平衡激励力和不对中激励力共同作用到动力轴系中,研究平行不对中和角不对中对动力轴系振动特性的影响。通过对动力轴系的振动特性进行仿真研究,对实际工程中大跨距动力轴系的振动特性研究能够提供理论依据。

关键词：动力轴系动力学建模振动特性不平衡激励不对中激励