不對中及碰摩耦合故障下高維非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的降維及穩(wěn)定性研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械的高速化、大功率、重載荷等發(fā)展所帶來的問題日益突出。如轉(zhuǎn)子振動變得更加強(qiáng)烈，各種故障發(fā)生率也明顯上升。此外，基于此類問題所建立的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)方程通常都為高維復(fù)雜的非線性動力學(xué)方程，現(xiàn)有的非線性理論知識很難處理此類問題。本文以航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象，開展含單一故障和耦合故障下高維轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性和降維方法研究，并在此基礎(chǔ)上考慮擠壓油膜阻尼器的作用，研究其在故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的減振作用以及其對故障所產(chǎn)生的非協(xié)調(diào)響應(yīng)的抑制作用

2、。
　　論文首先對非線性振動系統(tǒng)的研究方法、故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性與穩(wěn)定性研究以及擠壓油膜阻尼器動力學(xué)特性研究的現(xiàn)狀和存在的問題做了簡單的綜述。并對論文中的相關(guān)理論知識做了介紹。在此基礎(chǔ)上建立不對中-碰摩耦合故障轉(zhuǎn)子-滾動軸承-花鍵聯(lián)軸器系統(tǒng)動力學(xué)模型，采用兩種Galerkin法對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行降維，利用分岔圖、瀑布圖等進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：非線性Galerkin法在處理不對中單一故障及不對中-碰摩耦合故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)所得結(jié)果均能與未

3、降維系統(tǒng)較好地吻合，而標(biāo)準(zhǔn) Galerkin法所得結(jié)果則存在一定差別甚至出現(xiàn)降維方法失效；應(yīng)用非線性Galerkin法分析故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，盡管降維使故障轉(zhuǎn)子系統(tǒng)維數(shù)減少，但并未改變故障轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性，其故障特征信息仍得到保留。進(jìn)一步考慮擠壓油膜阻尼器的作用，研究鼠籠彈性支承對系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響、擠壓油膜阻尼器參數(shù)變化對系統(tǒng)減振效果的影響以及擠壓油膜阻尼器對碰磨單一故障和不對中碰磨耦合故障的影響。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著鼠籠彈性支承剛度增大，

4、系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速不斷提高；擠壓油膜阻尼器間隙對其減振效果有很大影響，在一定范圍內(nèi)，隨著間隙減小，其減振效果不斷提高，但過小油膜間隙會使擠壓油膜阻尼器產(chǎn)生很強(qiáng)的非線性，反而使系統(tǒng)振動加大；擠壓油膜阻尼器對碰磨單一故障以及不對中碰磨耦合故障所產(chǎn)生的非協(xié)調(diào)響應(yīng)具有很好的抑制作用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
　　本文工作表明，尋求有效的不對中及碰摩耦合故障下高維非線性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)降維方法，研究耦合故障機(jī)理及動力學(xué)特性對航空發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起