多跨轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)標高問題研究.pdf

1、一直以來,轉(zhuǎn)子動力學的研究在國內(nèi)外都十分活躍,廣大科研工作者和工程技術人員在該領域發(fā)表了大量有價值的結論和成果。近年來,針對大型多跨多支撐旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸承標高、模態(tài)降階及非線性求解問題逐漸又引起了廣泛關注,很多研究人員在這方面做了一些有意義的工作。本文首先給出了多跨轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的軸承載荷分配、靜平衡位置及動力系數(shù)求解的理論方法;其次探討了軸承縱橫向標高對系統(tǒng)載荷分配、動力系數(shù)和臨界轉(zhuǎn)速、失穩(wěn)轉(zhuǎn)速等靜動特性的影響;最后介紹了求解非線

2、性動力系統(tǒng)周期解的改進打靶法,基于新的模態(tài)降階方法的非線性響應求解方法和軸承標高對非線性響應的影響。具體地,本文的研究內(nèi)容主要有:
　　 (1)首先本文指出,傳統(tǒng)上求解多跨轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)載荷分配的簡支模式在理論上是不正確的,運轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在外載荷及軸承油膜力聯(lián)合作用下的動平衡狀態(tài)滿足一組非線性方程,軸系的靜變形(包括軸承處軸頸的位移)及軸承油膜力都是未知的,需要求解非線性方程得到.本文給出了此方程組及其求解方法。求解該方程

3、組可同時得到系統(tǒng)的軸承承載分配、靜平衡位置和軸承動力系數(shù)。
　　 (2)對于多支撐系統(tǒng)某些軸承存在縱向和橫向標高的情況,通過適合的坐標轉(zhuǎn)換得到軸承在存在標高情況下的油膜力和Jacobian矩陣(數(shù)值上為軸承動力系數(shù)的相反數(shù)),進而可以考察軸承縱橫向標高與系統(tǒng)載荷分配、軸承動力系數(shù)、系統(tǒng)靜平衡位置、系統(tǒng)阻尼自然頻率、系統(tǒng)對數(shù)衰減率、系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)線性失穩(wěn)轉(zhuǎn)速等指標的定量關系。
　　 (3)針對有周期解的動力系統(tǒng)邊值問題

4、可以轉(zhuǎn)化為初值問題這一特點,改進了非線性動力系統(tǒng)周期解的數(shù)值求解,在計算邊界條件代數(shù)方程關于待定初值參數(shù)的導數(shù)的過程中利用前一次Runge-Kutta方法計算得到的節(jié)點函數(shù)值并通過再次利用Runge-Kutta方法獲得了該導數(shù)值。消除了兩次使用Runge-Kutta方法中截斷誤差不一致的問題,提高了計算精度。并且基于該方法計算了多跨系統(tǒng)的周期非線性響應,同時研究了軸承縱橫向標高對系統(tǒng)周期非線性響應的影響。
　　 (4)基于Rit

5、z向量直接疊加法(也稱為WYD-Ritz向量法)的思想,使用一種更為合理的模態(tài)降階方法,在考慮非線性力影響的前提下重新形成模態(tài)變換矩陣F,使用新的降階方法,借助于Runge-Kutta方法研究了多跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的周期解失穩(wěn)后的非線性動力學行為,同時也研究了軸承縱橫向標高對系統(tǒng)非線性分岔行為的影響。
　　 (5)編制了本文算法的相關程序,對一個三跨、六支撐模擬轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng),分別使用本文算法和簡支模式,計算了系統(tǒng)軸承載荷、靜平衡位置和