转子—轴承—密封系统非线性动力学特性研究-论文.pdf

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1、第34卷第4期噪声与振动控制Vl0l34NO．42014年8月N0ISEANDVIBRAT10NCONTR0LAug．2014文章编号：1006．1355(2014)04—0092—04转子一轴承一密封系统非线性动力学特性研究马文生，黄海(中航工业集团公司沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：采用数值方法研究转速对转子．轴承．密封系统非线性动力学特性的影响，采用Muszynska非线性密封力模型和Capone圆轴承油膜力模型，建立超超临界汽轮发电机组高压端转子一轴承一密封系统的非线性动力模型。通过数值方法，研究转速对转子一轴承一密封动力学特性的影响，计算不同转速下的转子时间历程图、轴

2、心轨迹图、Poincare图和频谱图，揭示了转速变化对转子非线性振动的影响规律。关键词：振动与波；转子一轴承一密封系统；Muszynska模型；Capone模型；非线性；Poincare图中图分类号：TB53；V231．96文献标识码：ADOI编码：10．3969／j．issn．1006—1335．2014．04．020StudyonNonlinearDynamicsCharacteristicsofRotor-bearing-sealSystemMAWen—sheng，HUANGHai(AVICShenyangAeroengineResearchInstitute，Shenyang1100

3、15，China)Abslr~t：Thenon—lineardynamicmodeloftherotor-bearing-sealsystemofanultra—supercriticalturbinegeneratorisbuiltbasedonMuszynskanonlinearsealmodelandCaponebearingoil-filmforcemode1．Theefectoftherotorspeedonthenonlineardynamicscharacteristiesoftherotor-bearing．sealsystemiSstudiedwithnumerica1me

4、thod．Thetimedomaindiagram，orbitofrotor’Scenter,Poincarediagramandfrequencyspectrumdiagramarecalculated．Theinfluenceoftherotorspeedchangeonnonlinearvibrationoftherotorisrevealed．KWOl'd8：vibrationandwave；rotor-bearing—sealsystem；Muszynskamodel；Caponemodel；nonlinear；Poincarediagram我国的汽轮机从亚临界机组向着高参数、大容

5、发超超临界汽轮机高、中压转子失稳，产生这种现象量的超超临界机组发展，转子的柔性不断增加，流体的重要原因是密封流体激振导致的低频振动故障。密度增大、流速提高、流体对转子的作用力增强，促所以，密封流体激振力已经成为限制超超临界汽轮使流体与旋转转子之间的流固耦合作用不断增加，机组应用的重要因素之一。超超临界汽轮机组运行使汽轮机高中压端密封的汽流激振力不断增大，对在高参数、大容量、高压下，由于振动大而导致的停汽轮机组的稳定性和动力学特性影响越来越机故障已经严重影响了汽轮机的安全性，因此加强大。亚临界汽轮机组气体温度537。、压力16．7超超临界机组转子发超密封系统动力学特性的研究MPa，超临界汽轮机

6、组气体温度568。、压力24．1显得非常重要。MPa，超超临界汽轮机组气体温度580。、压力28本文针对超超临界汽轮机轴系进行建模，采用MPa。随着高参数导致汽流激振力不断增大，使得Muszynska密封力模型和Capone油膜力模型建立了转子一轴承一密封系统的稳定性降低，甚至会诱转子一轴承一密封系统非线性动力学方程，通过数值方法研究了转速对密封动力学特性的影响规律，收稿日期：2014．01．01为我国超超临界汽轮发电机组的动力学设计提供可基金项目：国家自然基金：(10872054，10872055，11302058)；靠的理论基础和技术支撑。国家留学基金：(批准号：2009612139)作

7、者简介：马文生(1980．)男，内蒙古扎兰屯市人，博士，主要1转子一轴承一密封系统非线性动力研究方向：航空发动机转子动力学、故障诊断。学模型建立E—mail：mawensheng1980@grnail．com转子一轴承一密封系统动力学方程为H，第4期转子一轴承一密封系统非线性动力学特性研究93m。+dX+等(x．)-L+m1cos∞嘉cK+×m+d+等(y1一rO=4+／nlrlO)2sin一(m：+)++(