高速双透平与四磁盘同轴结构轴系振动特性试验研究.pdf

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1、２０１６年６月润滑与密封Ｊｕｎ?２０１６第４１卷第６期ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４１Ｎｏ?６ＤＯＩ：１０?３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?０２５４－０１５０?２０１６?０６?００８∗高速双透平与四磁盘同轴结构轴系振动特性试验研究１１２１卞双王正威杨金福于明涛（１?华北电力大学能源动力与机械工程学院北京１０２２０６；２?中国科学院工程热物理研究所北京１００１９０）???摘要：在动静压混合气体润滑轴承支承的双透平与四磁盘同轴结构的涡轮膨胀发电机试验台上，研究气体轴承－??转子系统动力学特性。通过轴心轨迹、频率耦合三维图和频谱图，分析系统非线性行为特征，结合转子系统的结构对??

2、飞升现象进行分析。结果表明：该轴承－转子系统由于采用气浮轴承，在一定供气压力下，出现半速涡动、气膜振荡???的典型振荡现象，并在某一转速时出现飞升现象。出现飞升的原因是由于设备结构中采用了阻尼低的气体轴承以及两??端涡轮结构，使其在工频、分频能量转化时转换成了转子转速，导致转子转速的急剧增加。通过调节振动特性和控制????涡轮供气流量等措施可抑制飞升。??关键词：气体润滑轴承；涡轮膨胀发电机；非线性振动；飞升中图分类号：ＴＨ１１７?２；ＴＫ１４文献标志码：Ａ文章编号：０２５４－０１５０（２０１６）０６－０３５－０６ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＶｉｂｒａｔｉｏｎＣｈａｒａｃｔ

3、ｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＨｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄＲｏｔｏｒＢｅａｒｉｎｇｓＳｙｓｔｅｍｗｉｔｈＤｕａｌ⁃ｔｕｒｂｏ⁃ｆｏｕｒＤｉｓｃＳｔｒｕｃｔｕｒｅ１１２１ＢＩＡＮＳｈｕａｎｇＷＡＮＧＺｈｅｎｇｗｅｉＹＡＮＧＪｉｎｆｕＹＵＭｉｎｇｔａｏ（１?ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙ，ＰｏｗｅｒａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；２?ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃｓＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ

4、）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｇａｓｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｂｅａｒｉｎｇｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｏｎｔｈｅｄｕａｌ⁃ｔｕｒｂｏｅｘｐａｎｄｅｒｇｅｎｅｒ⁃ａｔｏｒｔｅｓｔｂｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｏｕｒ⁃ｄｉｓｋａｎｄａｒａｄｉａｌｔｕｒｂｉｎｅｒｏｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ⁃ｄｙｎａｍｉｃｈｙｂｒｉｄｇａｓｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｂｅａｒｉｎｇｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｓｈａｆｔｃｅｎｔｅｒｏｒｂｉｔｓ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｕｐｌｉｎｇ３⁃Ｄｐｌｏｔａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｐｅｃｔｒｕｍ，ｔｈｅｎｏｎｌ

5、ｉｎｅａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒｏｔｏｒｂｅａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｏｆａｓｈａｒｐｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｒｏｔｏｒｓｐｅｅｄｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｇａｓ⁃ｂｅａｒｉｎｇｓｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｈｅｂｅａｒｉｎｇ⁃ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ，ｇａｓｆｉｌｍｈａｌｆ⁃ｓｐｅｅｄｗｈｉｒｌａｎｄｇａｓｗｈｉｐａｐｐｅａｒｕｎｄｅｒ

6、ｔｈｅｃｅｒｔａｉｎｂｅａｒｉｎｇｓｕｐｐｌｙｐｒｅｓｓｕｒｅ，ａｎｄｔｈｅｓｐｅｅｄ⁃ｒｉｓｅａｐｐｅａｒｕｎｄｅｒｔｈｅｃｅｒｔａｉｎｓｐｅｅｄ．Ｄｕｅｔｏｌｏｗｄａｍｐｉｎｇａｎｄｒｏｔｏｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｓｈａｒｐｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｒｏｔｏｒｓｐｅｅｄａｐｐｅａｒｓｗｈｅｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｆｐｏｗｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｆｒａｃｔｉｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｔｏｒｏｔｏｒｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｓｕｃｈａｓａｄｊｕｓｔｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｏｆｇａｓｔｕｒ

7、ｂｉｎｅｓｃａｎｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｓｐｅｅｄ⁃ｒｉｓｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎｂｅａｒｉｎｇｓ；ｔｕｒｂｉｎｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｓｐｅｅｄ⁃ｒｉｓｅ膨胀制冷机作为空气制冷系统的核心设备，广泛出优点的气体润滑轴承的应用，使微型动力设备朝着［１－４］应用于飞机、坦克、列车环控系统、低温工程以及微高速的方向发展。型燃气轮机领域。随着世界范围内的能源紧张，分布关