滑动轴承转子系统稳定性量化分析方法的实验研究

摘要

大型旋转机械是国家基础设施和基础工业中最关键和最核心的设备,其安全稳定地运行对国民经济健康发展起着至关重要的作用。转子-轴承系统是旋转机械中最核心的部分,轴系的稳定性关系到机器是否能安全可靠地运行。对轴系的稳定性进行分析不仅是重大的基础科学研究课题,而且有助于解决大型旋转机械在运转过程中的动力学问题,因此转子-轴承系统的运动稳定性问题日益受到关注。本文对《非线性转子系统稳定性量化分析方法》一文中给出的转子系统3种典型运动稳定裕度的定义及其规律进行了实验研究,验证了其在实际转子系统中应用的可行性。
　　 首先对转子-轴承系统动力学研究现状及其发展趋势做了综述。其次重点介绍了利用轨线保稳降维方法提出的转子系统稳定性的量化分析方法:即在一维观察空间的外力位移扩展相平面上定义动态中心点,研究转子系统中常见的几种运动形式的动态中心点动能差序列的特点,给出这几种典型运动形式的轨线稳定裕度的定量评估指标及其计算方法,应用灵敏度分析技术快速有效地预测周期运动的倍周期分岔点和Hopf分岔点。
　　 采用Capone非线性油膜力模型,对一个Jeffcott转子系统模型的稳定性进行了数值仿真分析；然后基于轨迹特征分析的转子系统3种典型运动稳定裕度的定义,利用灵敏度分析方法,通过两个算例对该系统在两种不同质量偏心时的周期运动分岔点进行了预测。
　　 最后基于稳定性的量化分析方法中所给出的转子系统3种典型运动稳定裕度的定义,分别在单跨和双跨转子系统中通过实验研究了其规律,并验证了其可操作性。结果表明:工频周期运动稳定裕度的定义在实际应用中有一定的难度,其可操作性差,建议从稳态数据挖掘并重新给出工频周期运动稳定裕度的定义；倍周期运动和概周期运动稳定裕度定义在实际应用中可操作性较好,但是概周期运动稳定裕度的定义在取数计算时不好把握。