非线性油膜力作用下多转子耦合系统的动力学特性研究
转子系统在机械、动力、航空和航天等领域有着广泛的应用,是机器设备的重要组成部分。因此研究在非线性油膜力作用下转子系统的振动特性对安全运行和状态监测具有重要意义。本文以具有轴承不对中的多跨转子系统为研究对象,阐述了不同非线性油膜力模型假设,研究了在不同参数下系统的非线性动力学特征,分析了系统的分叉图、时域图、频谱图以及庞加莱截面图,然后用实验来验证模型假设的合理性;最后以非线性油膜力作用下圆锥齿轮转子系统为研究对象,对圆锥齿轮转子系统进行数值分析,分析系统的分叉图、时域图、频谱图以及庞加莱截面图等来研究系统的非线性动力学特征。通过分析得到以下结论: 1、基于短轴承模型分析了柔性转子系统的动力学特性,结果表明:具有轻微的轴承不对中情况下,在转速较低时系统呈同步周期的运动,随着转速的增加,出现倍周期分叉。且在周期1、周期2和准周期间反复交替出现。而当采用长轴承模型时,在转速较低时系统的运动仍然为同步周期运动,即轴承不对中量对系统运动的影响并不明显。随着转速的增大,系统运动表现为准周期运动,且有跳跃到周期1的运动状态。 2、讨论了转子参数变化对系统非线性动力学特性的影响,重点研究了质量不对称和轴承不对中量对系统动力学行为的变化情况。结果显示,两边质量不对称时,随着转速的不断增加,系统转速的倍周期分叉较质量对称系统提前,且系统的运动出现了周期8运动。另外,随着转速的增大,不对中量对系统的运动状态的影响越明显。 3、对具有轴承不对中转子系统的动力学特性进行了实验研究,并将测试与数值分析结果进行了比较。结果显示实验和数值模拟得到的动力学行为例如轴心轨迹、频谱图相近,从而验证了上述力学模型的合理性。 4、研究了在不平衡质量和非线性油膜力作用下圆锥齿轮转子系统的非线性动力学特性。结果表明:在低转速时转子运动为周期1,此时转子的运动表现为不平衡响应;随着转速的增加,转子的振幅急剧增大,当达到一定值时,转子直至碰到轴承内壁。
机械工程;多转子耦合系统;动力学特性;非线性油膜力模型;数值分析
西安科技大学
硕士
工程力学
李明
2012
中文
TH113
60
2012-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）