含松动与碰摩的转子—轴承系统非线性动力学分析

摘要

大型旋转机械的安全运行对于社会生活和经济发展是至关重要的，支座松动和碰摩是大型旋转机械的常见故障。为深入了解转子松动故障的机理，本文对含松动与碰摩的转子-轴承系统的复杂非线性动力学行为进行了系统的理论分析和数值计算研究：
　　1.考虑支座松动和转定子之间局部碰摩，建立了转子系统的非线性动力学模型，将动力学模型标准化为6个量纲一的一阶非线性微分方程。采用Fortran软件进行了数值计算，讨论不同转速和偏心量等参数，转子系统的周期和混沌运动。利用编程绘制了时程曲线、相图、轴心轨迹、庞加莱映射等特性曲线，给出了转速一定，转子系统随偏心量变化的分岔图。
　　2.考虑支座松动和非线性油膜力，建立了转子—轴承系统的非线性动力学模型。将动力学模型标准化为14个量纲一的一阶非线性微分方程，利用Matlab编程，运用数值积分方法获取了系统的非线性动力响应，分析了转子转速、转子偏心量及轴承座质量对系统动力响应的影响，并运用分岔图、相图以及庞加莱映射进行了系统分岔与混沌特征分析，以及给出了偏心量一定，支座质量和转速变化的系列分岔图。
　　3.同时考虑支座松动、碰摩力和非线性油膜力，建立了转子—轴承系统的非线性动力学模型。利用4阶Rounge-Kutta法求解非线性动力学方程,运用Matlab对系统进行数值模拟,通过分析相图、分岔图、Poincare截面图以及幅值谱图,得出系统丰富的非线性特性，绘制了支座质量一定，偏心量和转速变化的系列分岔图。
　　综上所述，本文通过研究转子—轴承系统：1支座松动与碰摩耦合；2支座松动与油膜力耦合；3支座松动、碰摩和油膜力同时耦合，三种情况的非线性动力学变化规律，为转子系统稳定运行以及故障诊断提供了理论和应用参考。

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第一章 绪论

1.1 本文研究的背景及意义

1.2 国内外有关转子动力学的研究现状

1.3 转子动力学的非线性问题与混沌的研究

1.4 本文的主要工作内容

第二章 基础松动下碰摩转子系统的非线性动力学行为

2.1 引言

2.2 基础松动下碰摩转子系统动力学模型

2.3微分方程的数值计算方法

2.4 非线性动力学分析

2.5 本章小结

第三章 油膜力作用下支座松动转子系统非线性动力学分析

3.1 引言

3.2 支座松动转子—轴承系统模型与动力学方程

3.3 松动转子—轴承系统的动力学行为分析

3.4 本章小结

第四章 含松动与碰摩的转子—轴承系统的非线性动力学行为

4.1 引言

4.2 含松动与碰摩的转子—轴承系统的力学模型

4.3 含松动与碰摩的转子—轴承系统的运动微分方程

4.4 含松动与碰摩的转子—轴承系统动力学特性

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间所取得的相关科研成果