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1、第25卷增刊太原重型机械学院学报Vol.252004年9月JOURNALOFTAIYUANHEAVYMACHINERYINSTITUTESep.2004文章编号:1000-159X(2004)S0-0004-04滑动轴承油膜非线性动力学分析朱均(西安交通大学润滑理论及轴承所,西安710049)摘要:在滑动轴承线性油膜力、动力特性研究的基础上,以大型汽轮、水轮发电机组涉及的滑动轴承为对象,研究其非线性油膜力、油膜非线性动特性的建模、表征和实验测试;计算、分析润滑介质、轴颈和轴承扰动、热弹效应(包括瞬态热弹效应),边界条件等对非线性油膜力、油膜非线性动
2、特性以及相应滑动轴承2转子系统动力学特性的影响;研编上述研究内容涉及的相关软件。关键词:滑动轴承;非线性油膜力;油膜非线性动特性;建模和实测中图分类号:TD534文献标识码:A我国是大型汽轮发电机组事故率较高的国家1建立了径向滑动轴承非线性油膜之一,恶性事故多发,运行隐患突出,是机组运行中力的近似解析表达式和数据库以及相存在的两大问题,且问题多半是由于微小间隙约束应的近似拟合表达式激励引起的,为此微小间隙约束是大型旋转机械的薄弱环节,亦是大型旋转机械非线性动力学研究的(1)利用无限长轴承的压力解、变分原理给出难点、热点。了径向滑动轴承非线性油膜力的
3、近似表达式,并与[1]数值解对比验证了其具有良好的精度。滑动轴承是典型的微小间隙约束,国内外对其(2)对国产300MW汽轮发电机组涉及的有关油膜动特性及其对转子动力学的影响的大规模研径向滑动轴承,运用状态空间Poincare变换,将轴颈究始于70年代,这一研究极大地促进了轴承润滑理速度项由无限区间同胚到有限区间,采用有限元法论和传统转子动力学的交叉与融合,形成了较为完建立了径向滑动轴承非线性油膜力数据库,数据库善的线性模型理论。随着机组向大型高速、超临可以考虑进油压力边界条件。为便于应用,对上述界、高性能方向发展,从80年代起,人们开始注意和数据库
4、进行分段插值拟合,建立了包含72个系数的研究滑动轴承的非线性油膜力及油膜非线性动特由多项式组成的非线性油膜力近似拟合表达式,并性的建模、表征和实测以及其对转子动力学特性的通过相应数值解进行了验证[1]。[1-9]影响,取得了可喜进展,下面扼要介绍有关这(3)基于上述数据库,运用轴心速度变量的连方面的研究进展。续性变换,成功地构建了连续的径向滑动轴承非线收稿日期:2004-02-10作者简介:朱均,男,教授,博导,研究方向滑润理论。第25卷增刊朱均:滑动轴承油膜非线性动力学分析5性油膜力当量数据库和相应的计算模型,有效地解油中采用高分子添加剂推迟轴承
5、中流态的转变,将决了上述非线性油膜力数据库计算方法存在数据对机组安全运行有重要意义。随着高分子添加剂和计算模型的分段问题。进而利用神经网络模型润滑油在机组中的应用,粘弹性流体的非线性动力和混沌扰动的BP学习算法,建立了非线性油膜力学问题,日益为人们关注。为此:选用Oldroyd2B型的神经网络计算模型,可以直接输出任意运动状态粘弹性本构方程,建立了小间隙同心旋转圆柱间粘下的油膜力数值,有效地提高了计算速度和精度。弹性流体流动的非线性动力学模型,分析了高分子建立了径向滑动轴承在不同工况下的润滑性能数添加剂对流体稳定性的影响,结果表明:临界雷诺据进化模
6、型,为该类轴承性能的分析和设计提供了数不仅与轴向波长有关,且与流体性能有关,当[2]条件。Taylor数达到某一临界值Tac时,油膜非线性动力(4)分别对固定瓦和可倾瓦推力轴承运用泰勒系统出现两个稳定的分岔,对应于Taylor涡的发级数展开求得二阶到四阶油膜非线性特性系数,并生:对弱弹流体在Ta=Tac时,系统出现超临界分分别分析了运行参数对上述油膜非线性动特性系岔,大扰动下,系统的解出现同宿轨道,最终发生混数的影响,认为一般取二阶非线性模型,已具有一沌(湍流);对强弹性流体,当T=Tac时,系统存在[3]定精度,四阶非线性模型可达高精度。亚临界分
7、岔,而且系统是以倍周期分岔通向混沌。还应用改建的实验装置,观测了高分子添加剂对油2实验测试了非线性油膜力和油膜膜层流稳定性的作用,实验表明,高分子添加剂润非线性动特性滑油显著提高油膜的层流稳定性,抑制漩涡的萌生[5]改建了我所原有的大型滑动轴承静、动特性试和发展,推迟流场由层流向湍流的转变。验台,更新了信号处理方法(如采用线性相位FIR312轴颈、轴承扰动数字低通和带通滤波器、小波与小波包消噪,神经(1)采用了透明有机玻璃轴承和激振器等组成网络方法消噪等)。利用牛顿第二定理建立了测试的实验装置,运用该装置观测了轴承、轴颈扰动(涡轴承油膜力模型,并通
8、过对激振力、轴承位移等信动)以及两者偶合作用对轴承中润滑油流态的影号的处理,实现了对轴承油膜力的识别。提出了一响,实验结果
