柔性转轴转子在非线性油膜力作用下的动态响应

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1、万方数据第”卷第6朔哈尔滨工业大学学报v。，133．Nm2o01年12月JOURNALOFHARBINlNSrllITUTE0FTECHNOLOCYI)。。2o01———————————————————————————————————————————一柔性转轴转子在非线性油膜力作用下的动态响应李涛1，孙毅1，刘学文2(1哈尔滨工业大学航天工程与力学系，黑龙江哈尔滨150001；2元宝山发电厂．内蒙古赤峰024000)摘要：在转于结构中，轴承处非线性油膜力的作用会使得系统进入浑沌运动状态，乃至分岔、失稳，产生较大的振幅，分析这一类系统的振动特性显得十分必要．为此利用数值计算的方法分析丁一

2、柔性转轴转子系统(支座、轴承及转子)在非线性油膜力作用下的动态特性．结果显示结构的混沌区域是有限的．得到了随无量纲转速参数8变化的支撑中心和转子中心的运动及分岔特性．关键词：转子系统；功率谱；分岔中国分类号：Tl(263．61文献标识码：A文章编号：0367．6234(2001)06-0746一03DynamicrespOnse0fanexiblerOtOrsystemsuppOrtedonnon-linearoilfilmbearingsLITa01．SUNYil，LIUXuc—wcn2(1D。ptofAstr。nautiesandMechⅢics．HⅡrI】inIns【iiuteo

3、fTeclmolo盯，Harbin1500叭，C11ina；2．YuanBaos】1anpowe。pldntNeime“gguChiFe“g024000，China)Abstract：Thedynamicresponseofanexiblemtorsyslemsupported0nnon—linearoilnllnbea^“ghasheen5fudiedusing8numedcalmethod．andI℃sul￡sshowsthechaosof出esystemislimited．Keywords：玎exIblerotor5ystem；powerspcctnlm；bmJrcation在非

4、线性油膜支撑系统巾，油膜压力可导致相当大的转子振动．因此分析这样的支撑转子系统的振动特性和稳定性就显得十分必要．但由于其非线性就使得分析变得复杂起来．在此前的分m析中多采用线性算法和认为支撑为刚性，所得结果有明显的偏差．文献[1]分析了一短轴承模型，得到了系统在某些参数域中的运行状态，本文采用一长轴承模型，对系统的动态响应进行了分析．1结构模型图l表示一d{非线性油膜支撑，底座由立方弹簧与刚性基础连接的柔性转子系统示意图．其中，o。是转子重心，o，是支撑几何中心，o：是收稿日期：2000一08—25．基金项目：973囤家重点基础研究项目(G1998020321)；暗尔滨工业大学校科学研

5、究基金(Hm200。3】)作者简介：亭涛(1962一)．男。博士．副教授．幽l系统模型示意图Fig1Sys㈨1m8p转子几何中心，()，是支座几何中心，nz是转子质量，nz。是轴承质量，p是转子偏心距，K。是轴的刚度，中=亿是自转角，n是自转角速度，6，是支撑结构的阻尼系数，也是转子圆盘的粘性系数．凡是油膜内腔的半径．r是轴颈半径，c=月一r．图2是油膜力作用的横截面图x、)是固定坐标系，e、p是旋转坐标，e是轴颈中心偏心距，f是与y轴所成夹角．为分析这一系统，作出如下假设：万方数据第6期李涛，等：柔性转轴转子在非线性油膜力作用下的动态响应．747(1)转子质量和轴承质量在中点集中在一

6、起(2)轴承和支座关于径向对称(3)轴的转速一定，不平衡力由偏心引起；(4)基础刚性；(5)轴向及扭转振动忽略不计；(6)按雷诺方程汁算长轴承下的油膜力；(7)轴的质量、圆盘扭矩不计．图2轴承横截面Fi92cr0龉secⅡonofbe和ng2基本方程的建立可根据Lagmnge方程建立起系统的运动方程‘21fmoxl+6lx】+Klxl+墨xi—只=o1．．．moL+函yl+KI■+坞砖一‘=一mog{．．．1m五+占2x2+砗(置一墨)=mp∞2cos西I．．．om匕+如L+疋(匕一L)=”驴山2sin咖一m茸据文献[3．4]，油膜力为，，二世!!!!!l。‘一w2(1—82)v‘R1

7、，一些堑!!互!(韭=玺2V9一，72(2+F2)√‘Rft=正cos妒+‘sin妒=K(置一玛)／2【F，=正si“妒一Lcos妒=≮(匕一y3)／2经推导及无量纲化后的方程组为卜+》’：+茅。+第一赤∽叶一sc。s妒)=ol，”，+》’-+争t+争：一赤c，z吖一，Issi“妒)=一七“Iz弋+警’：+砉(矿x。一一s妒)=舯s出l，，，2+争’：+÷(扎Ⅶ⋯in驴)=倒n士一悟18’=6[(x2一z1)c08妒+(y2一y1)si“驴一I