氣流激振力作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性分析.pdf

1、微型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高，自身結(jié)構(gòu)輕，發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪上的相對(duì)氣動(dòng)負(fù)荷大，葉輪偏心引起的氣流激振力的影響相對(duì)較大；同時(shí)，對(duì)于轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速約為40萬(wàn)轉(zhuǎn)/分左右微型發(fā)動(dòng)機(jī)，氮化硅微型陶瓷滾珠軸承已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足使用要求，為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，需要采用氣體軸承來(lái)支承。所以有必要分別對(duì)葉輪偏心氣流激振、氣體軸承氣膜力及氣體軸承氣膜力與氣流激振力相互耦合作用對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響進(jìn)行相應(yīng)的研究。本文針對(duì)上述三種情況，開(kāi)展了如下的研究工作： 第一，建立Alfor

2、d力作用下轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性模型，利用有限元方法分別建立了單盤(壓氣機(jī))轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和壓氣機(jī)與渦輪同軸的雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)微分方程。利用Runge-Kutta法數(shù)值仿真得到系統(tǒng)的振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明不平衡量、轉(zhuǎn)速、支承剛度、阻尼、轉(zhuǎn)軸跨度、圓盤位置及靜偏心對(duì)氣流激振力作用下的單盤(壓氣機(jī))轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性有較大的影響；壓氣機(jī)和渦輪共同處于同一轉(zhuǎn)子上的系統(tǒng)，在氣流激振力的作用下系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，通過(guò)一定措施調(diào)整兩盤上的

3、氣流激振力的大小，有可能保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 第二，采用有限差分法求解可壓縮流體的雷諾方程,通過(guò)算例驗(yàn)證了求解方法和程序的正確性。通過(guò)求解瞬態(tài)雷諾方程，得到任意時(shí)刻的氣膜力；建立了氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的力學(xué)模型，利用Runge-Kutta法進(jìn)行耦合求解。通過(guò)時(shí)間波形圖、軸心軌跡圖、頻譜圖、龐加萊圖和分岔圖，利用非線性動(dòng)力學(xué)理論，研究了普通圓柱徑向動(dòng)壓氣體軸承支承下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性特性。研究結(jié)果表明：轉(zhuǎn)速和不平衡量對(duì)氣體軸承支承