油膜力支撑双盘转子-轴承系统非线性动力学研究

摘要

在旋转机械中转子是其重要构成成分，转子运行的平稳性和安全性关系着整个旋转机械的安全运行。由于油膜力和碰摩力的存在，所以导致转子系统具有很强的非线性。随着转子系统的一些参数的变化会导致系统运动形式的改变，所以合理的参数设计、适当的工作转速可以使转子系统更加平稳地、安全地和高效地运行。
　　本文在转子动力学理论的基础上，主要研究了简化的双盘转子系统模型和油膜力撑持下双盘转子系统模型的动力学行为。按照牛顿第二定律，列出了系统的运动微分方程，然后通过数值仿真并利用分岔图、轴心轨迹图、时间历程图和Poincare映射图分析了系统各参数改变对转子系统响应的影响。研究结果表明：对油膜力支撑双盘转子系统而言，随着定子刚度的增大，在转子系统响应中出现混沌运动的区间逐渐增多；随着阻尼值的增大，转子在中等转速区间出现混沌运动区域先逐渐变少，但当阻尼值达到一定值后继续增加时，混沌运动又会重新出现；随着偏心量的不断增大，转子在较高转速区间出现多周期运动和混沌运动区域越来越多，整个转子也逐渐变得不稳定；随着圆盘质量增大，在中等转速范围，转子会从单周期运动逐渐变为混沌运动和多周期运动，但在较高转速区间内，转子却会由混沌运动变为周期运动；而摩擦系数对转子响应的影响不太明显；在中高转速范围，随着转子在轴承处质量的不断增大，转子会从混沌和多周期运动逐渐变为单周期运动。所以应该根据参数变化对系统运动的影响，设计出合理的转子系统参数，使转子在工作转速区间能够呈周期运动，尽可能的避免处在混沌运动状态。通过对转子系统动力学的研究，为工业生产中旋转机械系统的优化设计提供一些理论依据和设计准则。