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转子支承不对中故障建模与机理分析

航空发动机 2023年第3期49卷 75-88页

作者：陈果杨默晗李伦绪赵紫豪南京航空航天大学通用航空与飞行学院江苏溧阳213300 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002 南京航空航天大学民航学院南京210016

针对工程实际所出现的不对中现象,建立了一个转子支承不对中故障的通用模型。将任意形式的联轴器在径向刚度和角向刚度等效的前提下简化为1个等效模型,该模型与实际的总体径向刚度和角向刚度等效,依据实际联轴器刚度计算得到等效模型参... 详细信息

针对工程实际所出现的不对中现象,建立了一个转子支承不对中故障的通用模型。将任意形式的联轴器在径向刚度和角向刚度等效的前提下简化为1个等效模型,该模型与实际的总体径向刚度和角向刚度等效,依据实际联轴器刚度计算得到等效模型参数;根据等效联轴器模型推导出转子系统由于连接对角向位置的不均匀、连接刚度的差异性和非线性等不确定性因素所产生的不对中激励力,基于此建立含转子支承不对中故障的转子-支承耦合动力学模型。通过故障仿真分析得到转子支承不对中故障激励下的振动特征,通过数值仿真验证了平行不对中和角度不对中故障的2倍频和4倍频现象,以及由于角度不对中产生的1倍频轴向振动现象。利用含套齿联轴器的3支点转子故障模拟试验器进行了特征转速下多种不对中工况的振动响应试验,通过比较仿真结果的精度达到85%以上,表明所提出的转子支承不对中故障通用模型的正确有效性。

关键词：转子支承不对中故障建模故障机理振动响应联轴器航空发动机

含松动-碰摩耦合故障转子系统的动力学特性研究

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机械强度 2023年第2期45卷 290-295页

作者：伏永兵兰州交通大学机电工程学院兰州730070

建立了含松动及碰摩多重故障耦合的转子系统动力学模型。采用四阶Runge-Kutta法进行数值仿真,得到了转子系统周期分岔图、最大碰摩力曲线图、松动轴承支座振幅图以及相图和Poincaré映射图,重点分析了松动质量对系统动态特性的影响。研... 详细信息

建立了含松动及碰摩多重故障耦合的转子系统动力学模型。采用四阶Runge-Kutta法进行数值仿真,得到了转子系统周期分岔图、最大碰摩力曲线图、松动轴承支座振幅图以及相图和Poincaré映射图,重点分析了松动质量对系统动态特性的影响。研究表明,松动故障使得转子系统在较低转速进入碰摩运动;亚谐运动、概周期运动、混沌运动的转速区间增加,同时与之对应的最大碰摩力、松动支座振幅较大。较大的松动质量可以降低松动轴承支座的振动幅值,同时使得系统在低转速较长区间处于无碰摩的周期一运动,有利于系统在故障条件下处于稳定状态。

关键词：转子松动碰摩耦合故障

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核电汽轮机转子日历总寿命的计算方法

动力工程学报 2023年第9期43卷 1132-1142页

作者：史进渊谢岳生江路毅李汪繁范雪飞上海发电设备成套设计研究院有限责任公司上海200240

提出了核电汽轮机转子在高周疲劳与低周疲劳损伤机理交互作用下日历总寿命的计算方法。介绍了核电汽轮机转子的高周疲劳损伤机理与高周疲劳裂纹萌生寿命计算方法以及低周疲劳损伤机理与低周疲劳裂纹萌生寿命计算方法。给出了核电汽轮机... 详细信息

提出了核电汽轮机转子在高周疲劳与低周疲劳损伤机理交互作用下日历总寿命的计算方法。介绍了核电汽轮机转子的高周疲劳损伤机理与高周疲劳裂纹萌生寿命计算方法以及低周疲劳损伤机理与低周疲劳裂纹萌生寿命计算方法。给出了核电汽轮机转子的高周疲劳裂纹扩展材料试验常数和高周疲劳裂纹扩展寿命计算方法以及低周疲劳裂纹扩展材料试验常数和低周疲劳裂纹扩展寿命计算方法。建立了核电汽轮机转子在高周疲劳与低周疲劳损伤机理交互作用下裂纹萌生日历寿命与裂纹扩展日历寿命的计算方法,以及核电汽轮机转子日历总寿命的计算方法,给出了核电汽轮机焊接低压转子日历总寿命计算与改进的应用实例。结果表明:某核电汽轮机焊接低压转子日历总寿命由原设计55.92 a增长到改进后的74.46 a,为核电汽轮机的长寿命设计提供了理论依据。

关键词：核电汽轮机转子高周疲劳低周疲劳寿命设计

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滚动轴承支撑下转子系统的耦合故障动力学

计算物理 2022年第6期39卷 733-743页

作者：余登亮南国防姜珊宋传冲上海理工大学能源与动力工程学院动力机械及工程系上海200093

研究含波纹度滚动轴承支撑下裂纹转子系统发生碰摩故障时的动力学特性。建立滚动轴承内外圈表面的波纹模型,采用综合模型描述转子轴系的呼吸型裂纹,研究转子系统与定子碰摩的非线性动力学特性。根据拉格朗日方程建立四自由度含波纹度滚... 详细信息

研究含波纹度滚动轴承支撑下裂纹转子系统发生碰摩故障时的动力学特性。建立滚动轴承内外圈表面的波纹模型,采用综合模型描述转子轴系的呼吸型裂纹,研究转子系统与定子碰摩的非线性动力学特性。根据拉格朗日方程建立四自由度含波纹度滚动轴承支撑下裂纹-碰摩转子系统动力学方程,采用四阶Runge-Kutta方法进行数值求解,研究波纹度幅值、波纹数、轴承间隙及偏心量等参数对系统非线性特性的影响。结果表明:在低转速区间,随着波纹度最大幅值的增大,系统振动响应逐渐混乱,间谐波数量以及幅值随之增大,且逐渐出现连续特征谱。随着转速的逐渐增大且到达临界转速后横向位移随着轴承间隙的增大逐渐减小,随着偏心量的增大逐渐增大。到达超临界转速后,转子系统呈现出较强的非线性特征,横向位移随着最大幅值的增大而逐渐增大,振动响应随着偏心量的增大由混沌运动转变为周期1运动和拟周期运动。大轴承间隙下,系统在低转速区随着轴承间隙的增大而趋于稳定,在超高转速区则一直处于混沌运动中。波纹数与滚珠个数一致的系统相比不一致的系统在低转速区更加稳定,超临界转速区更加混乱。

关键词：波纹度滚动轴承转子非线性动力学裂纹碰摩

转子自适应主动平衡算法及电磁平衡头单盘平衡试验

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西安交通大学学报 2018年第8期52卷 15-21,29页

作者：樊红卫智静娟史必佳景敏卿刘恒张旭辉西安科技大学机械工程学院西安710054 西安交通大学现代设计及转子轴承系统教育部重点实验室西安710049 西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算... 详细信息

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算法的有效性,设计了一种含有永磁体的电磁圆环形主动平衡头,通过线圈电磁场与永磁体间的磁力作用驱动配重盘步进转动,依靠磁阻最小原理自锁。针对所设计的电磁平衡头,提出了一种单盘转动平衡策略,对平衡补偿量相位进行了校正。开展了不同不平衡量和转速下电主轴主动平衡试验,获得了平衡过程的时域波形、振幅下降率、平衡步数和配重盘终位置。试验结果表明:不平衡量为24.59g·cm∠180°时振幅降低42.65%,不平衡量为24.59g·cm∠285°时振幅降低37.8%;转速为2 400r·min^(-1)时振幅降低40%,转速为3 000r·min^(-1)时振幅降低60%。研究结果证明了所提出的平衡算法和装置是可行、有效的。

关键词：转子自适应平衡电磁平衡头平衡试验电主轴

转子式机油泵的椭圆与类椭圆齿廓修形方案分析

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中国机械工程 2018年第3期29卷 320-325,332页

作者：霍鹏光龚金科蔡皓湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南省机油泵股份有限公司衡东421400

针对当前椭圆齿廓转子机油泵存在的不足,设计了一种新型类椭圆齿廓转子,包括相互啮合的内转子和外转子。同时对椭圆和类椭圆修形后的机油泵进行了流量性能、液力矩以及多体动力学对比分析。应用类椭圆转子的机油泵可在不改变原有泵体设... 详细信息

针对当前椭圆齿廓转子机油泵存在的不足,设计了一种新型类椭圆齿廓转子,包括相互啮合的内转子和外转子。同时对椭圆和类椭圆修形后的机油泵进行了流量性能、液力矩以及多体动力学对比分析。应用类椭圆转子的机油泵可在不改变原有泵体设计的基础上进行改型,以减少改型的费用,同时在提高机油泵低速时流量的基础上,减小了内转子上由油液产生的扭矩,从而提高了转子泵的流量性能,降低了磨损并节省能源。

关键词：机油泵转子修形方案类椭圆齿廓

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转子初始弯曲对航空发动机振动的影响

航空发动机 2022年第6期48卷 77-81页

作者：洪亮蒋云帆王艳丰贺延琛陈静张雄南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500 西华大学航空航天学院成都610039

针对某型发动机地面性能调试试验中所表现的振动特征,推测高压转子工作状态不佳为振动异常的可能原因。对发动机分解检查时发现高压压气机后轴存在跳动超差的现象。更换满足要求的后轴后,发动机未再出现类似异常振动,证明振动分析的正... 详细信息

针对某型发动机地面性能调试试验中所表现的振动特征,推测高压转子工作状态不佳为振动异常的可能原因。对发动机分解检查时发现高压压气机后轴存在跳动超差的现象。更换满足要求的后轴后,发动机未再出现类似异常振动,证明振动分析的正确性。为探索该弯曲转子在发动机动平衡及真实运转过程中的力学表现,利用带初始弯曲的Jeffcott转子对目前低速动平衡的原理进行了推导,说明了低速动平衡不能消除转轴存在初始弯曲对振动的影响。结合有限元仿真分析,对带初始弯曲的转子响应进行了计算,结果表明:若初始弯曲偏大,会显著加剧转子自身在临界转速附近的振动响应,给转子的安全稳定运转带来巨大的风险,控制转子的初始弯曲量级对控制整机振动具有重要意义。

关键词：振动初始弯曲转子动平衡航空发动机

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转子耦合摆系统的同步行为理论研究

物理学报 2016年第1期65卷 246-257页

作者：方潘侯勇俊张丽萍杜明俊张梦媛西南石油大学机电工程学院成都610500 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249

转子耦合摆系统广泛应用于航空动力装置、矿业筛分机械和并联机器人等高速旋转设备.但是对转子耦合摆系统同步行为(稳定相位差值)研究甚少,系统同步行为通常影响系统的工作执行精度.基于这一特殊背景,提出了转子与摆耦合系统的简化物理... 详细信息

转子耦合摆系统广泛应用于航空动力装置、矿业筛分机械和并联机器人等高速旋转设备.但是对转子耦合摆系统同步行为(稳定相位差值)研究甚少,系统同步行为通常影响系统的工作执行精度.基于这一特殊背景,提出了转子与摆耦合系统的简化物理模型.利用庞加莱法研究转子耦合摆系统的同步问题,进一步揭示了该类系统同步现象的本质机理.首先运用拉格朗日方程建立了转子同向和反向旋转的系统动力方程,随后将系统动力方程转换为无量纲方程.然后利用拉普拉斯法对无量纲方程解耦,计算出了系统各个自由度的近似稳态响应解.继而采用庞加莱法导出了系统实现同步的平衡方程和稳定准则.只有系统的物理参数同时满足系统同步平衡方程和稳定准则时,系统才能实现稳定的同步行为.通过理论研究发现,系统的同步行为主要受弹簧刚度、摆杆安装倾角和转子旋转方向的影响.同时系统同步"临界点"会造成相位差角无解,导致系统动态特性表现为混沌.最后,使用计算机模拟验证了理论计算的正确性,两者的结果相符.

关键词：转子摆杆稳定性同步行为

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虑及装配中多源误差的航发转子不平衡量预测

北京航空航天大学学报 2024年

作者：周天一胡磊赵所靳潇潇李挺王诗雨高航中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所大连理工大学机械工程学院

针对航发转子在复杂装配系统下产品不平衡量难预测问题，提出了虑及多源误差的不平衡量数值模拟方法，旨在实现工件组精度及其装配系统精度的可靠溯源设计。首先，阐明了转子装配过程中工艺参数、多源误差、相对位姿及不平衡量之间的传... 详细信息

针对航发转子在复杂装配系统下产品不平衡量难预测问题，提出了虑及多源误差的不平衡量数值模拟方法，旨在实现工件组精度及其装配系统精度的可靠溯源设计。首先，阐明了转子装配过程中工艺参数、多源误差、相对位姿及不平衡量之间的传递原理，分别建立了典型转子零件制造误差、法兰止口位姿测量误差和多自由度安装机构运动误差的量化表征模型。然后，基于上述模型设计了转子不平衡量蒙特卡洛模拟算法，实现不同装配条件下的不平衡量预测，以低压涡轮转子模拟件为实例，通过敏感度综合分析实现了其装配系统的精度优化反求，模拟获得不平衡量合格率达99.8%，提供了可靠的精度设计依据。最后，进行了装配验证实验，结果表明：不平衡量均值相对预测结果的偏离率均＜10%，预测方法具有较高准确度。

关键词：航空发动机转子装配不平衡量蒙特卡洛精度设计