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基于ISFD的滑动轴承转子系统不平衡振动抑制研究

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机电工程 2023年第11期40卷 1768-1775页

作者：路凯华耿斌斌何立东陈钊王五四张嘉洋北京航天动力研究所北京100076 北京化工大学机电工程学院北京100029

由于高转速和大功率的需要,现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的,因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果,对安装... 详细信息

由于高转速和大功率的需要,现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的,因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果,对安装有ISFD阻尼支承后的转子系统的不平衡振动响应进行了研究。首先,以实验室现有的转子试验台为基础,设计了安装有滑动轴承的ISFD阻尼支承结构,对ISFD的减振机理进行了介绍;然后,运用有限元方法,研究了ISFD弹性体的径向刚度特性;最后,搭建了单跨对称转子试验台,采用试验的方式,研究了该ISFD阻尼支承结构对转子不平衡振动的抑制效果。研究结果表明:在较宽的载荷范围内,ISFD弹性体的位移值与静载荷呈线性关系,具有优良的线性刚度特性;ISFD具有优良的阻尼特性,可以较好地抑制不同转速工况下滑动轴承转子系统的不平衡振动,在1 800 r/min的工况下,转子在x和y方向的振动降幅分别为38.4%和49.4%;ISFD阻尼支承可以有效抑制滑动轴承转子系统不平衡故障导致的工频振动,在1 600 r/min的工况下,转子在x和y方向的工频振动降幅分别为19.5%和29.4%,其减振效果良好。该研究成果可以为ISFD在滑动轴承转子系统中的实际工程应用提供借鉴,具有良好的应用前景。

关键词：滑动轴承转子系统整体式挤压油膜阻尼器 ISFD阻尼支承结构不平衡故障振动响应弹性体径向刚度特性振动抑制效果

滑动轴承转子系统动力学稳定域的数值分析方法

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应用数学和力学 2002年第10期23卷 991-996页

作者：郑惠萍陈予恕天津大学机械学院力学系天津300072

根据Floquet理论定义了非线性非自治系统周期解的稳定度·　从动力系统流的概念出发 ,给出利用非线性非自治系统稳态周期解受扰后的瞬态响应 ,计算周期解稳定度的数值计算方法·　以稳定度等于零为临界判据 ,分析计算了滑动轴承平衡和... 详细信息

根据Floquet理论定义了非线性非自治系统周期解的稳定度·　从动力系统流的概念出发 ,给出利用非线性非自治系统稳态周期解受扰后的瞬态响应 ,计算周期解稳定度的数值计算方法·　以稳定度等于零为临界判据 ,分析计算了滑动轴承平衡和不平衡刚性转子系统的稳定吸引域·　研究发现 ,平衡转子随着转速的升高稳定域减小 ;不平衡转子随着不平衡量的增大稳定域减小 ;

关键词：滑动轴承转子系统动力学稳定域数值分析稳定度分岔

滑动轴承转子系统圆度误差与圆柱度误差分析与实验研究

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滑动轴承转子系统圆度误差与圆柱度误差分析与实验研究

作者：徐万鹏广西科技大学

学位级别：硕士

当今,机械行业正朝着高速化、高精度化发展,对于作为其中非常重要的组成部分的旋转机械提出了更高的要求。以滑动轴承作为支撑的转子系统中,轴承制造误差的大小直接影响到系统的运转特性,圆度、圆柱度作为制造误差的重要组成成分,因此... 详细信息

当今,机械行业正朝着高速化、高精度化发展,对于作为其中非常重要的组成部分的旋转机械提出了更高的要求。以滑动轴承作为支撑的转子系统中,轴承制造误差的大小直接影响到系统的运转特性,圆度、圆柱度作为制造误差的重要组成成分,因此必须建立与之对应的系统动力学模型进行研究。本文基于滑动轴承转子系统非线性分析理论和方法,首先建立理想圆滑动轴承转子系统模型,采用有限差分法求解Reynolds方程,获得油膜压力进而积分得到油膜力,利用牛顿定律求得转子在任意时刻的位移、速度、加速度,进而获得轴心轨迹和系统的临界转速,基于Sommerfelds Number采用无量纲稳定性运行参数Op描述系统的稳定特性,生成了稳定性临界曲线,还分析了系统的承载能力、摩擦能量损失功率。在此基础上建立了三种考虑随机圆度误差的滑动轴承转子动力学模型,分析对比并优选上偏模型作为随机圆度误差模型,并验证了上偏模型有限差分网格划分数的合理性,分析了随机圆度误差对系统稳定性、摩擦功耗、承载能力的影响;建立了随机圆柱度误差转子系统模型,并验证了有限差分网格划分数的合理性,分析了其对系统的稳定性、摩擦功耗、承载能力。最后,通过改造后的试验台实验,验证了所建立的随机圆度误差、随机圆柱度误差转子系统模型的正确性,并且验证一定的随机圆度误差、随机圆柱度误差对于系统的稳定性有提高作用。本文完善了制造误差对于滑动轴承转子系统的影响研究,对于滑动转子设备故障分析与诊断具有参考价值,为转子的结构参数设计、延长转子使用寿命、加工制造等方面提供理论支持。

关键词：滑动轴承转子系统随机圆度误差随机圆柱度误差非线性稳定性

制造误差对滑动轴承转子系统刚度和阻尼的影响

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制造业自动化 2012年第13期34卷 74-77页

作者：王镇江徐武彬陈其兵李冰张宏献广西工学院重型车辆零部件先进设计制造教育部工程研究中心柳州545006

从制造的角度来看,滑动轴承转子系统的制造误差是不可避免的。通过分析和理解滑动轴承转子系统制造误差对其动力学特性的影响,可以帮助工程技术人员在设计阶段合理地设计制造公差,或者确保存在一定量制造误差的系统更加可靠地运行。本... 详细信息

从制造的角度来看,滑动轴承转子系统的制造误差是不可避免的。通过分析和理解滑动轴承转子系统制造误差对其动力学特性的影响,可以帮助工程技术人员在设计阶段合理地设计制造公差,或者确保存在一定量制造误差的系统更加可靠地运行。本文提出一种理论分析方法来分析和表示制造误差对滑动轴承转子系统刚度和阻尼的影响。研究表明,滑动轴承转子系统的制造误差对轴承的刚度和阻尼有较大的影响,其影响的程度取决于由Sommerfeld数所表示的系统设计参数。

关键词：滑动轴承转子系统制造误差刚度阻尼

考虑随机圆度误差的滑动轴承转子系统非线性动力学研究

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考虑随机圆度误差的滑动轴承转子系统非线性动力学研究

作者：袁雪鹏广西科技大学

学位级别：硕士

作为旋转机械的重要组成部件,滑动轴承运行过程的动力学特性及稳定性直接影响着旋转机械的运行安全。滑动轴承转子系统的圆度误差由于制造精度的限制往往不可避免,而它的存在直接影响着滑动轴承油膜的形状,进而对滑动轴承动力学特性及... 详细信息

作为旋转机械的重要组成部件,滑动轴承运行过程的动力学特性及稳定性直接影响着旋转机械的运行安全。滑动轴承转子系统的圆度误差由于制造精度的限制往往不可避免,而它的存在直接影响着滑动轴承油膜的形状,进而对滑动轴承动力学特性及稳定性产生明显影响。现有研究方法常采用椭圆等特定形状描述轴颈或轴瓦的圆度误差,在探究对系统动力学特性的影响时也仅针轴颈圆度误差展开,这与工程实际有较大差距,为深入刻画随机性圆度误差对滑动轴承系统的动力学特性的影响,本论文开展了考虑随机圆度误差的滑动轴承转子系统非线性动力学的研究。基于普通滑动轴承转子系统研究的基础上,本文从圆度误差的随机性入手,应用数理统计方法描述随机分布的轴承圆度误差,并将其引入到转子系统动力学分析和稳定性研究中,基于6Sigma质量管理体系中质量特性要求,建立服从Gauss分布的带有随机圆度误差的滑动转子轴承系统统计学分析模型。文中应用Sommerfeld Number正态性,判断了所建的动力学研究模型的正确性。本文基于非线性动力学理论,分析了轴瓦、轴颈的圆度误差以及二者耦合作用时,随机圆度误差对滑动轴承转子系统包括稳定性、能量损失等在内的动力学特性的影响。结果表明:轴颈圆度误差对系统的稳定性的影响随轴颈圆度误差的增加而更加稳定,并大于轴瓦圆度误差对转子系统的影响。为了验证理论的正确性,本文研究中借助专门搭建的转子试验台,对滑动轴承系统的临界转速,轴心轨迹以及频谱等进行实验验证,同时对比相关文献理论,验证了本文分析结果的正确性。本论文的研究揭示了随机圆度误差对系统的动力学特性的影响规律,使预测滑动轴承系统运行性能成为可能,并为滑动轴承的公差设计及系统诊断提供理论依据,为研制低成本高性能滑动轴承转子系统奠定了理论基础。

关键词：滑动轴承转子系统随机圆度误差动力学分析 Sommerfeld number

考虑圆度误差对滑动轴承转子系统摩擦功率损耗的影响

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考虑圆度误差对滑动轴承转子系统摩擦功率损耗的影响

作者：曾海景广西工学院

学位级别：硕士

滑动轴承转子系统的动力学特性以及摩擦功率损耗与系统的结构参数密切相关，目前有关滑动轴承转子系统动力学的研究大都以系统的名义尺寸进行，并未考虑制造误差对系统稳定性的影响。实际上滑动轴承结构参数的各种误差对转子系统是有影... 详细信息

滑动轴承转子系统的动力学特性以及摩擦功率损耗与系统的结构参数密切相关，目前有关滑动轴承转子系统动力学的研究大都以系统的名义尺寸进行，并未考虑制造误差对系统稳定性的影响。实际上滑动轴承结构参数的各种误差对转子系统是有影响的，而转子在加工过程中的制造误差也是客观存在的，因此考虑误差对转子系统稳定性影响以及摩擦功率损耗的影响研究很有必要。本文主要研究圆度误差对滑动轴承转子系统摩擦功率损耗的影响。首先建立普通滑动轴承转子系统动力学模型，利用有限差分法求解雷诺方程，得到了油膜压力以及油膜承载力。介绍了滑动轴承转子系统轴心轨迹计算方法以及临界转速判定方法，根据计算的量纲一运行参数Op得到具备普遍性意义稳定性临界曲线，给出了滑动轴承转子系统的摩擦功率损耗曲线。然后，考虑轴承和转子的圆度误差形状分别是单凸台、椭圆、三凸台，将不同圆度误差的轴承和转子进行组合，得到9种圆度误差形状不同的滑动轴承转子系统，再考虑轴承和转子各有两种圆度误差度度，最后得到36种圆度误差不同的滑动轴承转子系统。运用经过验证的理论，得到不同圆度误差的滑动轴承转子系统的稳定性临界曲线和摩擦功率损耗曲线，对不同圆度误差系统的两种曲线进行分析，得出相关结论。为验证此理论分析结果的正确性，课题组专门搭建了滑动轴承转子系统实验台。实验台基于LabVIEW信号采集系统，可实现对转子系统转速、轴心轨迹、频谱及轴振振幅等信号的实时测量与保存。扭矩仪可以实时监测系统的扭矩、转速以及摩擦功率损耗。为了实验需要，同时加工了四根圆度误差不同的椭圆轴，以验证圆度误差对滑动轴承转子系统稳定性以及摩擦功率损耗的影响。论文的最后通过实验验证对理论结果进行验证，分析比较实验数据后认为，实验结果与理论计算结果相符，并对误差进行了分析。本文的研究结果可以为滑动轴承转子系统的误差控制、减少生产成本及降低损耗提供理论参考。

关键词：滑动轴承转子系统圆度误差稳定性摩擦功率损耗

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滑动轴承转子系统多稳定区形态特性研究

机械强度 2001年第1期 56-56页

作者：郭增林杨益华西安交通大学机械工程学院!西安710049

在线性范围内对滑动轴承转子系统在有外弹性阻尼支承作用时的稳定性界限和区域形态进行了研究 ,首先导出了立式系统的界限转速及涡动频率的解析表达式 ,其次对卧式系统的稳定性区域形态进行数值计算。结果表明 ,在外弹性阻尼支承作用下 ... 详细信息

在线性范围内对滑动轴承转子系统在有外弹性阻尼支承作用时的稳定性界限和区域形态进行了研究 ,首先导出了立式系统的界限转速及涡动频率的解析表达式 ,其次对卧式系统的稳定性区域形态进行数值计算。结果表明 ,在外弹性阻尼支承作用下 ,滑动轴承转子系统可以具有多个稳定区

关键词：滑动轴承转子系统弹性阻尼支承

考虑圆度误差时滑动轴承转子系统动力学的研究综述

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中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2021年第1期 342-344页

作者：陈振宇徐武彬李冰张子文广西科技大学机械与交通工程学院广西柳州545006

目前国内外在考虑制造误差时滑动轴承转子系统动力学的研究中已经取得了一系列进展,本文围绕着轴颈圆度误差与滑动轴承转子系统动力学相互关系的研究进行综述。通过对轴承油膜润滑理论的研究进行总结,并综述了滑动轴承误差建模方法以及... 详细信息

目前国内外在考虑制造误差时滑动轴承转子系统动力学的研究中已经取得了一系列进展,本文围绕着轴颈圆度误差与滑动轴承转子系统动力学相互关系的研究进行综述。通过对轴承油膜润滑理论的研究进行总结,并综述了滑动轴承误差建模方法以及圆度误差对滑动轴承转子系统影响的研究现状,最后指出了考虑圆度误差时滑动轴承转子系统动力学的研究方向及其研究意义,对滑动轴承转子系统的加工设计以及运行特性的研究具有重要意义。

关键词：圆度误差滑动轴承转子系统润滑理论误差建模运行特性

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表面波纹度对滑动轴承转子系统稳定性的影响

机械工程学报 2019年第19期55卷 51-59页

作者：李冰周德俭徐武彬张一磊西安电子科技大学机电工程学院西安710071 广西科技大学机械工程学院柳州545006 桂林电子科技大学机电工程学院桂林541004

为揭示表面波纹度对滑动轴承转子系统稳定性的影响,建立了考虑表面波纹度的滑动轴承转子系统动力学模型,提出其非线性动力学分析、计算方法,表征出周向表面波纹、轴向表面波纹以及组合表面波纹等不同形式的表面波纹度对系统稳定性等系... 详细信息

为揭示表面波纹度对滑动轴承转子系统稳定性的影响,建立了考虑表面波纹度的滑动轴承转子系统动力学模型,提出其非线性动力学分析、计算方法,表征出周向表面波纹、轴向表面波纹以及组合表面波纹等不同形式的表面波纹度对系统稳定性等系统特性的影响。研究结果表明,表面波纹度的存在会使系统油膜产生波动,增加系统的能量损失,特别是当Sommerfeld数S系统能量损失的影响最明显。但它的存在并非都有害,表面波纹度误差的存在会在一定程度上有利于滑动轴承转子系统稳定性及承载特性,且随着波纹幅值的增高,其促进的作用越明显。此外,不同形式表面波纹度对系统特性的影响程度也不同,轴向表面波纹度对系统承载能力的促进作用比周向表面波纹度及组合表面波纹更大,而周向表面波纹度则对系统稳定性及能量损失性的影响作用更明显。当Sommerfeld数S>0.5时,轴向表面波纹度对稳定性的影响较小。

关键词：表面波纹度滑动轴承转子系统稳定性承载能力