流体动压轴承—转子系统动力特性研究

发布时间：2017-04-23 05:04

  本文关键词：流体动压轴承—转子系统动力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转子动力特性是旋转机械设计中关注的问题之一。本文针对工程实际结构流体动压轴承-转子系统动力特性开展研究，为某大型三机组转子系统的使用和改进设计提供参考依据，具有重要的理论和工程实用价值。论文主要研究内容和成果如下： (1)推导了Reynolds方程的数值求解方法；编制了求解方程程序，得到了滑动轴承的油膜压力分布，详细研究和分析了轴承几何参数及工况参数对其动力特性的影响，研究表明：间隙比在小于0.2时对轴承动力特性系数的影响很大，随着间隙比的增大，阻尼系数迅速减小，而偏心率和长径比增大均使阻尼系数增大； (2)论文推导了轴颈倾斜时滑动轴承油膜厚度表达式，研究了轴颈倾斜角和偏转角对轴承油膜力分布以及合力的影响，结果表明：轴颈倾斜角会使油膜压力的最大值向轴承外侧偏移，油膜合力增大；偏转角对油膜力影响不大，但会改变油膜力的分布； (3)对流体动压轴承-转子系统动力学模型开展了计算分析和试验研究，研究表明：临界转速随支承刚度的增大而增大，理论计算与试验结果一致；考虑流体动压轴承油膜力非线性特性，随着不平衡量增大，转子出现了2倍频；随着转速升高，由于油膜力非线性特性影响，，模型转子出现了周期运动—倍周期运动—大周期大幅值1/2单频周期运动；通过改变轴承的半径间隙和长径比，可提高转子系统的稳定性； (4)基于流体动压轴承的研究理论和方法，分析了三机组转子所用滑动轴承的动力特性，得到了润滑油温度、轴颈转速和供油压力对轴承动力特性的影响；考虑流体动压轴承特性随转速的变化，分别采用传递矩阵法和有限元法两种模型计算了三机组转子的临界转速，结果表明：传递矩阵法与有限元法的计算结果基本一致，风机转子和涡轮转子临界转速安全裕度偏低，电机转子临界转速满足设计要求；研究结果表明通过更改润滑油类型可以改善转子动力特性。论文研究工作为某三机组的工程应用提供了有益参考。
【关键词】：滑动轴承 转子系统 临界转速 动力特性 三机组
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH113
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 注释表12-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 本课题研究的背景及意义13
• 1.2 国内外研究现状及分析13-18
• 1.2.1 流体润滑理论的发展及研究现状14-16
• 1.2.2 轴承-转子动力学研究现状16-18
• 1.3 本文的主要研究内容18-19
• 第二章 滑动轴承工作原理及特性研究19-40
• 2.1 滑动轴承动压的形成原理[44]19-20
• 2.2 Reynolds 方程及边界条件20-21
• 2.2.1 Reynolds 方程和基本假设20
• 2.2.2 各种边界条件的分析20-21
• 2.3 滑动轴承油膜力的求解21-25
• 2.3.1 Reynolds 方程的无量纲化22
• 2.3.2 有限差分法22-24
• 2.3.3 Reynolds 边界条件的纳入24
• 2.3.4 油膜力求解过程及算例24-25
• 2.4 滑动轴承油膜力的线性化25-30
• 2.4.1 油膜刚度和油膜阻尼26
• 2.4.2 油膜刚度和油膜阻尼的求解26-29
• 2.4.3 滑动轴承参数对轴承动力特性系数的影响29-30
• 2.5 考虑轴颈变形的轴承油膜力分析30-34
• 2.5.1 油膜厚度表达式的推导31-32
• 2.5.2 计算结果分析32-34
• 2.6 几种常见的滑动轴承非线性油膜力模型34-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第三章 流体动压滑动轴承-转子系统动力学特性分析40-52
• 3.1 引言40
• 3.2 轴承-转子系统临界转速及振型计算结果40-43
• 3.2.1 转子的离散化40-41
• 3.2.2 求解结果41-43
• 3.3 轴承-转子系统其他动力学特性分析43-50
• 3.3.1 转子系统力学模型43-44
• 3.3.2 转子系统动力学方程的建立44
• 3.3.3 转子动力学方程的求解44-45
• 3.3.4 动力特性数值计算结果分析45-50
• 3.4 轴承-转子系统临界转速试验验证50-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第四章 某三机组转子动力学特性分析52-73
• 4.1 三机组转子滑动轴承动力特性计算52-60
• 4.1.1 风机滑动轴承动力特性计算52-57
• 4.1.2 涡轮转子滑动轴承动力特性计算57-60
• 4.2 传递矩阵法计算三机组转子临界转速60-66
• 4.2.1 风机转子临界转速的计算分析60-62
• 4.2.2 涡轮转子临界转速的计算分析62-64
• 4.2.3 电机转子临界转速的计算分析64-66
• 4.3 有限元法计算三机组转子临界转速66-71
• 4.3.1 风机转子临界转速计算67-68
• 4.3.2 涡轮转子临界转速计算68-70
• 4.3.3 电机转子临界转速计算70-71
• 4.4 临界转速计算结果分析71-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 本文总结73
• 5.2 课题展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 傅铁铭;熊建国;;Wilson—θ法中非线性拐点的精确处理方法[J];东北地震研究;1992年04期

2 张慧生,张文,裘祖干,陶明德;有限长平轴承非稳态油膜承载力导数的计算方法及其性质[J];复旦学报(自然科学版);1998年05期

3 焦映厚;李明章;陈照波;;不同油膜力模型下转子-圆柱轴承系统的动力学分析[J];哈尔滨工业大学学报;2007年01期

4 沈光琰,肖忠会,郑铁生,张文;油叶型轴承—不平衡转子系统的非线性动力学分析[J];航空动力学报;2004年05期

5 刘淑莲,郑水英,汪希萱;滑动轴承非线性油膜力的小参数逼近法[J];机床与液压;2005年04期

6 肖忠会;沈光琰;郑铁生;张文;;用瑞利-李兹法求解瞬时非稳态滑动轴承油膜力的新算法[J];计算力学学报;2005年06期

7 王晓力,温诗铸,桂长林;计入表面粗糙度效应的动载轴承的润滑分析[J];机械工程学报;2000年01期

8 刘恒,虞烈,谢友柏,姚福生;非线性不平衡轴承转子系统全局特性及其稳定性准则的研究[J];机械工程学报;1999年02期

9 孙焕纯;非线性结构动力分析的改进的θ法[J];力学学报;1981年02期

10 孟志强,徐华,朱均;基于Poincare变换的滑动轴承非线性油膜力数据库方法[J];摩擦学学报;2001年03期

  本文关键词：流体动压轴承—转子系统动力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：321843