柔性转子

摘要： 以25 tf级膨胀循环氢氧发动机氢涡轮泵为研究对象,针对超高转速氢涡轮泵柔性转子临界转速设计、稳定性控制的难题,采用有限元方法建立转子轴承系统动力学模型,考虑支承结构参与振动、密封流体的刚度及阻尼、支承刚度及阻尼随转速变化等因素的影响,计算分析了设计参数对转子临界转速、稳定性的影响,提出了优化改进方向。仿真分析表明:该氢涡轮泵的转子系统设计方案能够满足临界转速裕度、弯曲应变能控制的设计准则和目标要求;工作转速范围内转子一阶对数衰减率最小值约为0.15,满足稳定性设计准则的最低要求;若要进一步提高转子的稳定性裕度,可适当降低泵端弹性支承刚度,把转子悬臂段的流体密封由齿型结构改为阻尼更大的孔型结构,将对数衰减率提高到0.22以上。

摘要： 转子内阻尼是导致其高速运转状态下发生失稳的诱因之一。本文针对典型的细轴连接双圆盘柔性转子,采用等效黏性阻尼耗散能表达式和拉格朗日方法,建立了考虑细轴内阻尼作用的动力学计算模型。系统性开展了不同内阻尼以及转速条件下的动力学稳定性分析,给出了不同转速阶段内阻尼对转子系统稳定性的影响规律。研究结果表明:当转子跨越临界转速后,内阻尼的存在将导致转子运动稳定性劣化;内阻尼数值越大,转子的失稳转速越低。本研究为柔性转子内阻尼分析提供了一种快速计算分析方法。

摘要： 本文建立了高压汽轮机转子、低压汽轮机转子、挠性联轴器、高速齿轮转子、扭力杆和套筒轴装配而成的低速齿轮柔性转子、发电机转子组成的复杂轴系的弯扭耦合动力学模型,计算结果表明:空负荷起机时因齿轮轴承对齿轮转子弯曲振动的约束弱因而弯扭耦合效应显著,主要表现为扭转振动的前两阶频率与纯扭转计算结果相比分别下降了6.5%和4.5%,因此建立弯扭耦合计算模型是必要的;满负荷运行时因齿轮轴承对齿轮转子弯曲振动的约束强因而弯扭耦合效应不明显,主要表现为扭转振动的前两阶频率与纯扭转计算结果相比分别下降了0.8%和0.9%,可采用纯扭转模型代替弯扭耦合模型;满负荷运行与空负荷起机相比扭振主导频率下伴随的弯曲振动减弱,轴承对弯扭耦合系统引入的阻尼比变小。

摘要： 为了探究机动飞行对机载磁悬浮转子振动响应的影响,建立了飞机机动飞行下柔性转子的运动微分方程和磁悬浮轴承模型,使用基础运动的6个参数描述了飞机转弯和俯冲拉升2种机动飞行的完整过程,对1个磁悬浮轴承支承的单盘柔性转子进行了振动响应数值计算分析。仿真结果表明:采用比例-微分控制的磁悬浮轴承转子系统在飞机转弯和俯冲拉升时,转子进动中心会随着机动飞行过程发生偏移,转子振动增大,可能与磁悬浮轴承发生碰摩故障;采用比例-积分-微分控制时,磁悬浮轴承可以以增大控制电流为代价减小机动飞行对转子振动的影响。为了实现磁悬浮轴承在航空发动机等机载旋转机械上的应用,在磁悬浮转子系统设计时要充分考虑机动飞行对振动响应的影响。

摘要： 以涡扇发动机模拟低压转子为研究对象,探究了模拟低压转子在动力特性试验过程中出现的非整数倍频振动超限的原因,提出了涡轮结构改进措施。对比分析了结构改进前后模拟低压转子的前三阶临界转速及其裕度。完成了全转速范围内的动力特性试验,验证了改进措施的有效性,排除了振动故障。研究表明,涡轮结构改进措施有效,临界转速计算误差小于4%,与试验结果具有较好的一致性。研究结果为真实低压转子动力学设计和结构设计提供了参考。

摘要： 叶片飞失极限状态下,航空发动机转子系统承受冲击载荷和大不平衡载荷,载荷通过转子结构传递到支承结构,对支承结构造成严重损伤.从安全性的角度看,需要对航空发动机轴承-支承结构在极限载荷下的承载能力进行有效的定量评估.提出一种新型缓冲阻尼支承结构,通过对支点刚度突降和高阻尼设计,实现在止推轴承支点处大幅降低横向冲击载荷的影响.建立考虑支承结构刚度突变和阻尼特性的转子系统动力学方程,并计算突加不平衡激励下,转子系统支点动载荷分布的变化规律.结果表明:通过优化设计支点刚度和阻尼参数,缓冲阻尼支承结构,能够有效降低突加不平衡激励下止推滚珠轴承的支点动载荷,提高支承结构的安全性.

摘要： 针对基础激励会导致转子碰撞保护轴承,甚至引起系统失稳的问题,对电磁轴承柔性转子系统在基础平动激励条件下的振动位移响应特性及其控制进行了研究.首先,在基础坐标系中建立了电磁轴承柔性转子系统的运动方程;然后,以基础加速度为输入信号和LMS变步长算法设计了自适应控制器,根据位移差值自适应调节其输出信号,抑制了系统在该种扰动下的振动位移响应;接着进行了数值仿真,分析了基础平动激励条件下电磁轴承柔性转子系统的振动位移响应特性,并验证了所设计的自适应控制器在基础平动激励条件下对电磁轴承柔性转子系统振动的控制效果.研究结果表明:在基础平动激励条件下,电磁轴承柔性转子系统的振动位移响应与激励频率、激励幅值、激励相位等有关;该自适应控制器能够有效地抑制基础平动激励条件下电磁轴承柔性转子系统的振动位移响应.

摘要： 转子-支承系统动力学分析及参数优化是高速旋转机械设计的基础.本文采用有限元软件建立了双转盘柔性转子-支承系统有限元仿真模型,对系统的稳定性和过临界响应进行了求解分析.基于有限元软件命令流和粒子群智能优化算法开发了多目标优化程序,对建立的转子-支承系统的支承参数和中轴尺寸参数进行了优化计算.综合比较以稳定性最优和过临界响应最优为目标的参数优化结果,给出了转子高速运行阶段采用稳定性优化参数结果,而启动阶段以过临界响应优化结果对支承参数进行调整的方案.

摘要： 将影响系数法和传递函数法应用于航空发动机柔性转子动平衡。以航空发动机柔性转子实验台为研究对象进行实验研究,在不开机情况下通过锤击法获得柔性转子的静态传递函数。选取典型高速柔性转子CFM56-7B发动机低压转子作为研究对象进行数值仿真,通过Ansys谐波响应分析获得转子系统的传递函数。经实验和仿真验证,传递函数法较影响系数法有良好的平衡效果,有效地降低了不平衡转子的振动,避免了影响系数法多次开机的缺点,在航空发动机维护工作中具有良好的应用前景。

摘要： 本文以简化三圆盘柔性转子为例,采用转子动力学软件SAMCEF ROTOR进行有限元计算.通过对转子系统进行模态分析得到了转子系统(主要是转轴的弯曲模态)的前几阶模态频率、模态振型;通过不平衡振动响应分析,得出过转子系统临界频率时,转子三圆盘处的不平衡振动响应.这些分析结果将为转子系统不平衡响应设计、间隙设计以及支承系统设计提供理论依据.

摘要： 针对传统柔性转子动平衡方法需要添加试重、多次启动的问题,提出了一种高速柔性转子无试重模态动平衡方法.该方法通过有限元计算获取转子平衡所需的各阶模态,结合测量得到的振动信息计算出平衡所需的配重大小和方位.在此基础上研制了一套无试重模态动平衡软、硬件系统.该系统具有稳/瞬态响应测试、模态阻尼测量、频谱分析、轴心轨迹分析和无试重动平衡等功能.为了验证系统的测量精度,将该系统的相位测量结果与国外同类先进测试设备SIRIUS的测量结果进行了对比,结果表明二者之间的误差小于3°;转速校准结果表明,该系统的转速测量误差小于10％.最后,应用该系统对实验室高速柔性转子实施了一阶平衡和二阶平衡,平衡后一阶振幅下降59.44％,二阶振幅下降97.56％.试验结果表明:所研制的无试重模态动平衡系统能够有效降低转子的不平衡振动,提高转子动平衡的效率和安全性.

摘要： 近年来,磁悬浮轴承被广泛应用于各种高速旋转机械尤上,例如分子泵、离心式压缩机、飞轮电池和航空发动机等.当转子转速工作在一阶临界转速以上时,转子变为"柔性"并产生剧烈震动.柔性转子动力学特性复杂,导致振动控制困难.因此,本文提出磁悬浮柔性转子的建模与分析,主要包括转子的建模过程、动力学特性分析.首先介绍了平台的结构,包括磁力轴承和转子的结构参数.然后建立了转子有限元动力学模型并分析其动力学特性.利用模态截断法对转子模型进行降阶,得到其降阶模型.为基于模型的现代控制器设计奠定了基础.

摘要： 针对多电发动机用磁轴承柔性转子过临界转速的关键技术难题,开展了过临界转速磁轴承控制的研究.重点介绍了带有相位补偿的PID控制算法,相位补偿算法在过临界转速控制中起到了关键作用.文中对磁轴承系统,控制器硬件,软件及算法等进行了介绍,最后开展了验证试验.通过试验验证,控制系统采用合适的补偿参数后能够使得磁轴承柔性转子稳定通过临界转速28800r/min,最高运行转速38500r/min.

摘要： 航空发动机低压转子多为柔性转子,具有支承多,跨度大,弯曲刚度弱,工作转速高的特点,其工作转速多在弯曲临界转速之上,且其动力特性的影响因素多,并具有非确定性,采用传统确定性动力学优化方法不能准确考虑各影响因素的变差.针对此类不足,本文建立了以柔性转子多级临界转速和应变能分布为设计目标的多参数转子系统动力特性稳健设计方法,并采用该方法对某小涵道比涡扇发动机低压转子系统进行动力特性优化.结果表明,采用该方法优化不仅使得柔性转子系统的临界转速满足了设计要求,而且提高了转子系统动力特性稳健性,削弱了支承刚度等影响参数变差的影响,证明了该方法可行有效.

摘要： 电磁轴承系统的数学模型对于系统分析和控制器设计具有重要意义,现场测试是获取系统模型的重要手段.本文提出一种电磁轴承支承的柔性转子的测试与建模方法,该方法通过正弦扫描实验获取闭环系统频响模型,通过变换得到开环频响模型,然后通过辨识得到转子传递函数模型.本文在实际系统上验证了提出的方法.

摘要： 针对航空发动机柔性转子系统的支承不同心问题,在转子结构特征和受力变形分析基础上,获得了支承不同心激励特征,提出了相应的力学模型.基于Lagrange能量法,将该力学模型引入到转子系统,建立了支承不同心转子系统的动力学方程,并进一步研究了支承不同心转子系统的动力响应特征,结果表明:支承不同心不仅引起转子连接结构的刚度非线性,还会对转子产生2倍频激励;由于支承不同心,转子频域响应中出现了2倍频及其它阶次频率成分,随着不同心量的增大2倍频分量迅速增加.同时转子振动响应呈现"缓增速降"趋势,且随非线性刚度、不平衡量的增大愈加明显.

摘要： 以柔性转子系统为研究对象,考虑滚珠轴承与金属橡胶式挤压油膜阻尼器的支撑条件,基于有限元法建立挤压油膜阻尼器-滚珠轴承-转子系统动力学模型,并采用Newmark-β数值方法求解系统在560r/min-9920r/min转速范围下的振动响应,根据三维谱图,轴心轨迹图,幅频响应图等分析了滚珠轴承间隙G0,油膜综合参数B(B=μRL3/C2)对系统非线性响应的影响.研究表明:在高转速下,系统会产生油膜失稳现象,出现一,二阶油膜失稳频率fn1,fn2以及组合频率成分,并且较小的滚珠轴承间隙G0,较大的油膜综合参数B会抑制系统的非线性振动,改善失稳区域.

摘要： 波纹管是柔性转子上的关键连接件,它的一个重要性能指标是弯曲刚度.由于波纹管波形结构紧凑,受力后变形较小,很难用仪器直接测量弯曲角度.为了能够精确测量波纹管弯曲刚度,有必要研究波纹管弯曲刚度的测量方法.目前测量波纹管弯曲刚度的方法主要有轴向施力法、水平支撑法和静态激振法.通过对比研究,确定了适用于柔性转子上的波纹管弯曲刚度的测量方法是轴向施力法.

摘要： 本文分析了磁悬浮轴承的支承刚度和支承阻尼特性,计算了磁悬浮转子无阻尼振动模态,进行了柔性磁悬浮支承系统单神经元自适应PID算法的仿真,并通过对系统不平衡响应的研究表明单神经元自适应PID控制算法可以有效抑制转子的振动,有利于柔性磁悬浮转子平稳越过临界转速.

摘要： 本发明公开了一种三合一电机定子转子的柔性合装机构，包括支架、支架安装板、转台安装板、导向杆机构、定位座、以及若干夹紧机构；夹紧机构在转台安装板上环形阵列分布，用于夹紧定子内圈下缘，定位座设置在转台安装板上端中部，用于轴向支撑定子内圈，导向杆机构具有与转子内圈接触的导向杆，导向杆贯穿定位座并通过气缸二驱动；其中，转台安装板与支架安装板之间通过转台轴承转动连接，以保证转子与定子周向精确定位。采用夹紧机构将电机定子进行固定，避免转子在装入定子过程中由于磁性影响而产生的上下窜动，保证转子轴承压入定子后合装到位；定子由菱形销定位，在定子放置位置加入浮动转台，保证定转子合装后转子与定子周向的精确定位。

摘要： 本发明涉及机械自动化集成技术领域，尤其涉及一种转子柔性自动化生产线。一种转子柔性自动化生产线，包括：第一车床、第二车床、磨床、高频热处理设备、转子轴上料设备、轴芯上料设备、点胶压装设备、转子轴冲筋台、产品下线设备、第一机器人、第二机器人和检测台。本发明通过生产线的布局和第一机器人、第二机器人与多个设备之间的配合，把原本相互独立的各操作工位整合了起来，实现了转子轴的自动上料、车床磨床自动加工、转子轴自动检测淬火回火，组装等工艺，大大提高了生产效率且实现了产品加工测试组装无人化。

摘要： 一种基于3D打印的柔性航空发动机转子限幅机构，属于发动机转子限幅机构技术领域。它包括三级转子限位轴承座及设置在三级转子限位轴承座上的一组轴承，传扭轴连接压气机三级转子，三级转子限位轴承座弹性限位安装在压气机三级静子中，三级转子限位轴承座的一侧设有第一阻尼结构，压气机三级静子上位于支撑三级转子限位轴承座的位置处设有第二阻尼结构。本发明中，支撑轴承的三级转子限位轴承座弹性限位设置在压气机三级静子中，通过三级转子限位轴承座将轴承的支撑力传递到压气机三级静子及压气机二级静子上，并通过设置的第一阻尼结构、第二阻尼结构，利用各部件自身的柔性结构及各部件之间的柔性连接结构，实现部件之间的减阻限幅。

摘要： 本发明公开了一种适应转子冲击载荷的高尔夫球杆型非弹性体柔性密封，该高尔夫球杆型非弹性体柔性密封结构由高尔夫杆体密封环与O型密封圈组成。压缩后的O型圈为高尔夫杆体密封环提供弹力与预紧力，实现高尔夫杆体密封环与旋转轴时刻保持过盈的装配关系，保障有效的接触式密封。高尔夫球杆型非弹性体柔性密封从结构上创新，实现了非弹性体材料(此发明中指PTFE材料)加工形成的密封件具有“柔性”。高尔夫杆体圆环段上与旋转轴呈线接触区域定义为唇状结构，采用线接触的方式有效减小了摩擦副接触面积，减少摩擦生热与材料磨损。该结构优秀的退让性与回复性能可以避免轴系冲击载荷与振动(涡动)对唇状结构的永久性破坏，显著延长密封使用寿命。

摘要： 本发明公开了一种发动机低压转子功率输出用柔性轴的安装结构，包括：低压转子的低压轴；功率输入柔性轴，功率输入柔性轴一端经鼓形齿联轴器与低压轴啮合；与功率输入柔性轴另一端能消除径向振动位移和消除轴向振动的与附件设备轴进行安装。功率输入柔性轴一端经鼓形齿联轴器与低压轴啮合，使得附件设备轴可经功率输入柔性轴与低压轴不同心和有一定角度进行旋转，由于附件设备轴与功率输入柔性轴另一端经径向缓冲组件、轴向缓冲组件进行安装，径向缓冲组件消除径向振动位移，轴向缓冲组件消除轴向振动位移，解决了转轴间不同心和有一定角度进行旋转存在径向和轴向振动位移不能消除的问题。

摘要： 本发明公开了一种柔性转子动平衡辅助装置及其使用方法，该装置包括与柔性转子同轴心固定安装在柔性转子系统内的底座、套装在所述底座外对柔性转子的振幅进行限制的限位环和压在所述底座上用于限制所述限位环轴向位置的压盖；所述底座的外侧壁上设置有凸台，以限制所述限位环的轴向位置；所述限位环与所述底座可配合拧紧以限制所述限位环沿周向旋转的扭矩。该装置利用限位环与转空心筒状转子磁轴承位置环形内壁的碰摩力对试验转子的振幅进行限制，防止过临界过程中振幅过大，实现辅助启动，能够实现对磁轴承约束的柔性转子系统的升速辅助，有利于提高动平衡效率。

摘要： 本发明公开了一种柔性转子动平衡配重预测方法，预测方法包括以下步骤：首先，将转子运转至振幅允许范围内的最高转速，选定最高转速前的一段转速区间，并记录该转速区间内若干转速点的初始振动矢量；步骤2：增加试重，记录该转速区间内各转速点的试重振动矢量，计算各转速点内的影响系数；步骤3：求取各转速点对应的配重质量；步骤4：将各转速点对应的配重质量进行拟合，得到拟合曲线；步骤5：将临界转速作为自变量带入:拟合曲线中，得到该转子达到临界转速动平衡所需配重。该预测方法过程简单，拟合结果即该转子达到临界转速动平衡所需配重，预测较为准确。

摘要： 一种弹性支承结构及应用该结构的轴承支座、柔性转子，属于3D打印加工技术下弹性支承结构设计技术领域。它包括旋转件及一组曲面翅片，一组曲面翅片间隔设置在旋转件的外侧，所述曲面翅片沿着旋转件的径向呈同心圆周排布，一组曲面翅片的外端部组合形成一个圆周支承结构。本发明的弹性支承结构中，在旋转件的外侧设置一组曲面翅片，利用曲面翅片的曲面弯曲结构，使得其与外部的需要支承的结构之间，在旋转离心力的作用下，形成变形差值，并将该变形差值转化为径向作用力，对外部结构形成支承；应用弹性支承结构的轴承支座、柔性转子，其结构简单、安装方便、支承效果好。

摘要： 本发明公开了一种基于扰动补偿的电磁轴承柔性转子系统同频振动抑制方法，该方法首先建立线性自抗扰控制器的数学模型，线性自抗扰控制器的主要组成部分为线性扩张状态观测器和线性控制律；然后在标准LMS算法输出信号的正余弦分量中引入相位偏移角θ，得到相位偏移LMS算法；最后使用相位偏移LMS算法补偿扰动观测值，加入扰动补偿后，线性扩张状态观测器能准确估计与转速同频率的正弦扰动，同时通过线性控制律能够实现对同频振动的抑制。本发明能够有效抑制柔性转子系统包括刚体平动和锥动临界、一阶和二阶等多阶弯曲临界转速在内的全转速范围的同频振动。

摘要： 一种永磁半直驱电机柔性转子主要由磁钢和转子支架组成，所述磁钢为圆弧形，均匀的分布于在转子支架的外圆周表面，转子支架由外环、弹性层、内环组成，外环内圆周面均匀分布多个筋板，内环外圆周面均匀分布多个筋板，弹性层位于外环、内环中间，三者通过模具一体成型，这样加工成型的转子支架具备一定的弹性，所以，安装了这种柔性转子的永磁半直驱电机可以在驱动抽油机运行时，可以保护减速机的齿轮免受冲击载荷，延长齿轮的使用寿命。