轴承-转子系统

摘要： 基于轴承-转子系统的非线性响应,搭建箔片动压气体轴承-转子系统振动试验平台,结合时域图、频谱图、轴心轨迹图和时间-频率-幅值三维谱图分析轴承-转子系统升、降速过程中运行状态的变化情况,研究轴承-转子系统运行过程中的非线性振动特性以及升、降速率对低频振动的影响。试验结果表明:在箔片动压气体轴承转子系统升、降速过程中,较高的升速率和较低的降速率均可以有效抑制低频能量的聚集,减小或者避免低频振动的产生;较高的升速率可以提高锁频振动发生时的工频,较低的降速率能够在工频较高时结束锁频振动现象。

摘要： 针对动力学建模过程中转子质量分配对轴承-转子系统振动响应的影响,提出了一种多盘转子质量分配方法,该方法通过将转子质量分配在多个转盘上模拟实际转子质量分配情况.首先基于能量法建立含有故障轴承的轴承-转子系统的动力学模型,使用龙格库塔(Runge-Kutta)方法求解动力学方程,得到模拟振动信号.然后再将转子质量分配给不同数量和位置的转盘,对轴承-转子系统的振动响应进行仿真研究,并在仿真结果中将驱动端的外圈故障信号与实验信号进行比较,验证了模型与方法的有效性.

摘要： 为提高立式蜗壳泵的运行稳定性,数值模拟了泵内部流场,获得了不同工况下的径向力分布规律.利用"COMSOL"软件计算了"湿态"下泵轴承-转子系统瞬态响应,对比了单、双蜗壳模型泵转子的振动特性,计算了双蜗壳模型泵转子的振动位移、轴心轨迹,分析了小流量工况下导轴承油膜压力和厚度分布规律.结果表明:2种蜗壳型式下,叶轮承受的径向力均具有周期性,且随着偏离设计工况点,叶轮径向力逐渐增加;与单蜗壳模型泵相比,双蜗壳模型泵的径向力显著减小,转子振动减弱,在小流量工况下,转子在轴承处的振动峰对峰值降低了39.56％,叶轮振动总位移降低了15.17％,各个工况下,转子在导轴承处的振动峰对峰值均满足API标准的要求;"湿态"下转子系统的振动呈现周期性变化规律,转子在导轴承处的振动以半频为主,叶轮的振动以叶频为主;小流量工况下,导轴承内部油膜分布发生变化,油膜的四油楔分布导致了转子运行不稳定.

摘要： 针对难以通过在现场大型旋转机械上预设不平衡,研究不平衡量辨识方法问题,研发了转子不平衡故障模拟试验台及转子不平衡响应测量分析系统.研制了由无刷直流电动机及其驱动器、滚动轴承、转轴、偏心转盘等组成的轴承-转子系统,通过改变配重在转盘上的安装位置模拟了转子不平衡故障;设计了由电涡流传感器、光电传感器、数据采集卡等组成的测量与分析系统硬件,利用LabVIEW开发了基于截取脉冲分析法的转子不平衡响应测量与分析系统专用软件,实现了转子键相脉冲和不平衡响应信号的采集与存储以及不平衡响应幅值和相位的分析;考虑测量噪声,设计了基于LabVIEW的仿真实验.研究结果表明:截取分析的周期不同,识别误差也不同,但幅值相对误差最大为2.023 9％,相位绝对误差最大为2.441 9°.

摘要： 综述了球轴承-转子系统的非线性动力学建模、 求解、 分析的研究现状,介绍了球轴承-转子系统的优化研究情况,最后指出了球轴承-转子系统的非线性动力学研究的问题和发展趋势.

摘要： 随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的.基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响.首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数.将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承-转子系统,并通过动力学分析建立了轴承-转子的动态振动模型.将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析.通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响.最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承-转子系统的振动动力学模型分析的实验验证.从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小.从轴承-转子系统的振动分析可以看出:1)非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差.2)定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅.3)在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响.4)从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降.5)非线性分析和定值分析在频率高于1 500 H时,转子的振幅变化者很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振.空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43％～6.54％.因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承-转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承-转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差.

摘要： 随着空气静压主轴在超精密加工过程中的广泛应用,对主轴的运动精度的要求不断提高,如何准确预测和提高主轴运动精度是十分必要的。基于空气静压轴承的非线性动态特性,研究空气静压主轴的振动特性和预测模型,探索非线性动态特性分析对主轴回转精度的影响。首先,对空气静压径向轴承的动态特性进行分析,建立气膜动态流动模型,采用扰动法求解模型得到轴承的非线性动刚度与动阻尼系数。将空气静压轴承内的气膜作为弹簧阻尼系统建立轴承–转子系统,并通过动力学分析建立了轴承–转子的动态振动模型。将轴承的非线性动态特性参数引入振动模型,结合MATLAB对模型进行求解,得出了空气静压主轴径向跳动误差曲线、偏转误差曲线和径向总振动误差曲线,并通过FFT数据处理对振动进行频域分析。通过对比分析得到非线性分析对空气静压主轴径向振动误差的影响。最后,搭建了空气静压主轴径向回转误差测量试验台,得到主轴实时回转误差信号,实现轴承–转子系统的振动动力学模型分析的实验验证。从空气静压径向轴承的动态分析可以看出,轴承的动刚度和动阻尼均呈非线性变化,随着偏心率的增加动刚度不断增加,而动阻尼不断减小。从轴承–转子系统的振动分析可以看出:1)非线性分析对主轴偏角振动误差有明显影响,而对径向跳动误差的影响不明显,说明非线性分析主要通过影响主轴的偏角误差从而影响径向总误差。2)定值分析时偏角误差的最大振幅基本稳定,而非线性分析时偏角误差的最大振幅存在一个增加过程并最终趋于稳定,并且非线性分析时最大振幅明显大于定值分析时的振幅。3)在供气开始一段时间内,非线性分析与定值分析下的径向总误差基本一致,但随着时间的增加,非线性分析下的最大振幅大于定值分析下的最大振幅,说明开始供气时非线性分析对径向跳动误差和偏角误差没有造成明显影响,当供气稳定时非线性的动刚度与动阻尼会对主轴转子振动幅度产生明显影响。4)从频域上看,非线性分析最大振幅处的共振频率为964 Hz,定值分析最大振幅处共振频率为986 Hz,非线性分析使最大振幅处的共振频率有所下降。5)非线性分析和定值分析在频率高于1 500 Hz时,转子的振幅变化都很小,说明频率大于1 500 Hz之后,转子振动比较稳定,此时气膜的振动频率与固有频率不容易发生共振。空气静压主轴回转误差实验的结果表明,基于非线性分析所得的主轴径向回转误差的误差率比定值分析所得主轴径向回转误差的误差率降低了1.43%～6.54%。因此,将空气静压径向轴承内气膜作为弹簧阻尼系统施加于转子之上可以实现轴承–转子系统的耦合振动分析,轴承非线性动态特征参数的引入实现了轴承动态性能对主轴动态振动的影响,通过基于非线性动态特性的轴承–转子系统的振动分析可以更加准确地研究和预测空气静压主轴的径向振动误差。

摘要： 为限制高速运动过程中轴承转子系统的振动及提高机床加工精度,提出了通过控制可倾瓦轴承转子的振幅和相位以降低主轴前端振幅来达到提高加工精度的方法.建立了刚性轴转子系统的五自由度振动模型,并求出了转子系统振动的微分方程;通过流量平衡法求得可倾瓦轴承的供油流量,并离散雷诺方程求出了可倾瓦轴承的油膜力;通过欧拉法得出了可倾瓦轴承转子轨迹,并通过空间直线方程得出了主轴前端转子运动轨迹;通过电磁致动器作为辅助控制装置调节可倾瓦轴承转子的切向加速度和法向加速度.算例的仿真结果显示可倾瓦轴承转子的轨迹收敛成圆形,并减小了前后轴承的相位差,主轴前端振幅降低了60.26%.

摘要： 研究轴承转子系统为研究对象,对其运行过程中的振动与声压数据采集,运用信号分析理论进行其运行状态特性分析与评价研究.通过对两台转子轴承系统(轴承磨损和轴承正常)不同转速条件下的测试振动声压信号分析,得到其不同状态下的声压级、响度及振动烈度等多种评价参数,然后进行多种参数综合进行其运行状态特性分析.研究有利于实现轴承转子系统运行状态特性评价,有利于为系统安全运行与维护提供更为合理的评价指标.

摘要： 以三相异步电动机轴承转子系统为研究对象,考虑转子系统受不平衡磁拉力、油膜力、偏心力、阻尼力以及非对称刚度等因素的影响.应用牛顿第二定律建立电动机轴承转子系统的弱非线性振动方程模型,应用求解弱非线性方程的平均法,得到系统主共振的幅频响应方程.并分析电磁参数对系统主共振幅频响应曲线的影响,随着定子电阻、转子电阻和励磁电阻的增加,系统的振幅和共振区域均有增大的趋势.

摘要： 考虑不平衡磁拉力、轴承反力、阻尼力及偏心力等对永磁电机轴承转子系统的作用,利用牛顿定律建立其强非线性动力学方程.通过引入参数变化,应用平均法,得到系统的一次近似解.利用数值分析法,分析系统转子半径R、转子长度L、转子刚度系数k及磁感应强度B对系统幅频响应曲线的影响.

摘要： 轴承转子系统是旋转机械的核心部件,对其动力学特性进行高精度计算是设计旋转机械的关键.基于三次Hermite小波,构造小波多尺度旋转梁单元,建立轴承转子系统小波有限元模型,考虑陀螺效应、截面惯性矩等对结构模态的影响.数值算例表明:该方法具有良好的性能,适合于工程中复杂旋转机械高精度分析.

摘要： 由于复杂的机械结构、测试设备动态特征差异及故障信号本身的振动特点等因素的影响，对于轴承转子系统故障分析仅使用单一的测试方案很难得到全面的故障信息。为此，文中提出了一种对振动故障进行全息测试分析的方案。通过对转子径向轴心轨迹、振动噪声及轴承座加速度振动信号的测试分析，获得了轴承转子系统在碰摩故障发生时的振动特征。

摘要： 通过模型试验成功地呈现了油膜振荡过程的一阶固有频率和1/2、1/3次谐波振荡现象和分岔、混沌等非线性特征，进一步探讨了转子升降速产生次谐波油膜振荡的过程与机理。针对1/2、1/3次谐波油膜振荡锁频、双低频及幅频分岔图特性等现象，提出了进一步深入轴承转子系统非线性动力学行为研究的有关问题。

摘要： 本文以一台在研高速滚动轴承试验机中带有悬臂的轴承转子系统为对象,建立其有限元模型,通过模态分析获得其临界转速,并得到该轴承转子系统满足刚性转子的条件,即该主轴转子系统一阶临界转速高于其工作转速的25％以上,满足轴承试验机的稳定性要求,同时为轴承转子系统的设计及检测提供理论参考.

摘要： 由于轴承转子系统支承袖膜非线性恢复力的作用,使得作用在轴承上的转子的不平衡响应行为比较复杂,用修正的短轴承理论模型对一个实际的轴承转子进行了动力学分析计算,得出了在一定的不平衡下,各种转速的不平衡响应,特别是计算出了半额和倍频出现柏分更点,计算结果表明,轴承一转子系统的半频涡动分更点与转子转速,转子上所受载荷和不平衡大小均有关系。

摘要： 将椭网轴承非线性油膜力和双悬臂转子模型相结合，建立了工业大型透平膨胀机具有的非线性轴承-转子动力学模型。基于短轴承假设，运用Reynolds方程和Gumbel边界条件计算油膜相在轴瓦上的压力分布情况。根据椭圆轴承的结构特性，积分油膜压力，从而得到油膜力。运用Poincare映射和Runge-Kutta等方法，分析了椭圆滑动轴承支撑的双悬臂柔性转子系统随转速以及椭圆比的不平衡相应。数据结果显示了椭圆轴承-双悬臂转子系统的刷期解、3周期解、拟周期解和混沌运动等非线性现象。

摘要： 将椭网轴承非线性油膜力和双悬臂转子模型相结合，建立了工业大型透平膨胀机具有的非线性轴承-转子动力学模型。基于短轴承假设，运用Reynolds方程和Gumbel边界条件计算油膜相在轴瓦上的压力分布情况。根据椭圆轴承的结构特性，积分油膜压力，从而得到油膜力。运用Poincare映射和Runge-Kutta等方法，分析了椭圆滑动轴承支撑的双悬臂柔性转子系统随转速以及椭圆比的不平衡相应。数据结果显示了椭圆轴承-双悬臂转子系统的刷期解、3周期解、拟周期解和混沌运动等非线性现象。

摘要： 本发明涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种磁悬浮轴承转子以及磁悬浮转子系统。磁悬浮轴承转子包括整体式导磁环，沿所述导磁环的轴向所述导磁环上间隔设置有多个环状凹槽，所述环状凹槽的开口均朝向所述导磁环的外侧。本发明提供的磁悬浮轴承转子导磁环采用整体式结构，并且导磁环上设置了开口朝向外侧的环状凹槽，既解决了现有的磁悬浮轴承转子采用完整金属环导致的涡流问题，也解决了现有的磁悬浮轴承转子采用叠片组装式结构难以适用高速运转的环境的问题，加工装配简单。导磁环由于结构强度高，可以与转轴采取较大的过盈配合量，使得导磁环与转轴连接较为可靠，以使用高速运转的环境。

摘要： 本实用新型涉及磁悬浮技术领域，尤其涉及一种磁悬浮轴承转子以及磁悬浮转子系统。磁悬浮轴承转子包括整体式导磁环，沿所述导磁环的轴向所述导磁环上间隔设置有多个环状凹槽，所述环状凹槽的开口均朝向所述导磁环的外侧。本实用新型提供的磁悬浮轴承转子导磁环采用整体式结构，并且导磁环上设置了开口朝向外侧的环状凹槽，既解决了现有的磁悬浮轴承转子采用完整金属环导致的涡流问题，也解决了现有的磁悬浮轴承转子采用叠片组装式结构难以适用高速运转的环境的问题，加工装配简单。导磁环由于结构强度高，可以与转轴采取较大的过盈配合量，使得导磁环与转轴连接较为可靠，以使用高速运转的环境。

摘要： 本发明公开一种双重非对称轴承转子系统振动特性的测试试验系统，包括双重非对称特征产生装置；双重非对称特征产生装置包括装配平台、调速电机和两个非对称轴承产生装置；调速电机和两个非对称轴承产生装置固定安装在装配平台上；调速电机的输出轴通过柔性联轴器连接非对称轴，非对称轴支撑在两个非对称轴承产生装置的轴承中；两个非对称轴承产生装置之间的非对称轴上安装有若干平衡盘。本发明可以用于研究不同轴承非对称组合下的失稳、碰摩、不平衡响应、动平衡等规律，有效地拓展了转子振动特性研究的范围。使用本发明得到的测试结果，能够为双重非对称轴承转子系统的设计和现场动平衡提供准确的数据。

摘要： 本发明提供一种基于粒子群算法的高速轴承转子系统模态动平衡方法。首先建立轴承转子系统的三维模型，然后导入ANSYS软件中进行模态分析，确定出平衡校正面的位置，其次根据模态平衡法的平衡条件建立系统的固有不平衡量与平衡校正面上需要添加的校正质量之间的函数关系，最后将需要添加的校正质量作为一个粒子，所有的校正质量作为一个粒子群，采用粒子群算法求解每个校正质量的最优值，本发明可以有效提高转子的平衡精度，利用粒子群优化可以使转子的振动幅值进一步的下降，提高了转子系统的平衡精度，使转子系统的运行更加平稳。

摘要： 本发明公开了一种气浮轴承转子系统及电机，包括轴心、止推盘、护套、气体输送装置和叶轮，所述止推盘和护套套在轴心的外部，止推盘与护套对接，护套远离止推盘的一端设有叶轮，所述护套的内部设有套在轴心的外部的导磁环，所述导磁环的外部套有磁钢，所述磁钢的两侧设有套在轴心外部的气体输送装置，所述轴心的侧壁上设有螺旋气道，所述止推盘的侧壁上设有与螺旋气道连通的节流孔，所述止推盘的两侧由内向外依次设有轴向轴承顶箔、轴向弹性元件和轴向轴承座，所述护套的侧壁上设有与螺旋气道连通的气孔，所述气孔的外侧设有套在护套外部的径向顶层顶箔，所述径向顶层顶箔的外侧依次套有径向弹性元件和径向轴承座。

摘要： 本发明公开了一种滑动轴承转子系统非线性动力学特性快速计算方法，该方法解决了滑动轴承转子系统在爆炸、冲击、摇摆、急加/减速等特殊工况下，传统方法计算轴承非线性油膜力效率低、适用性范围局限性的问题；本发明将轴心轨迹可行域内节点处的刚度阻尼系数拟合为可行域内任意位置处的函数，在后续求解转子非线性动力学时，可快速得到给定工况下t时刻系统的非线性油膜力矢量，避免了重复迭代、调用的繁琐过程，使得非线性动力学计算过程效率更高；本发明提出的计算方法包含非线性油膜力计算和转子非线性动力学计算两大部分，详细的考虑了系统的各项参数指标，为滑动轴承转子系统非线性动力学特性研究提供了一种全面、规范的快速计算方法。

摘要： 本公开提供了一种电磁轴承转子系统的转子位移分析方法及装置。一种电磁轴承转子系统的转子位移分析方法，包括：构建耦合模型，其中，耦合模型包括耦合的传感器模型、控制器模型、电磁轴承的电磁力计算模型和转子系统的有限元动力学模型，基于耦合模型确定转子系统的转子位移状态。实施本公开的技术方案可以提高转子位移分析精度。

摘要： 本发明公开了基于连续动力学的滚动轴承转子系统轴承系数识别方法，利用转轴上4个测点的不平衡响应实现运转转子的滚动轴承刚度和阻尼系数在线识别。本发明的技术方案包括：获取包括待测轴承测点在内的转轴上4个测点的不平衡响应数据，对所述4个测点的不平衡响应数据无量纲化，并变换到频域，得到4个测点向量；利用4个测点向量计算轴承向量系数；依据轴承向量系数计算得到轴承刚度和阻尼系数。

摘要： 本发明公开一种双重非对称轴承转子系统振动特性的测试试验系统，包括双重非对称特征产生装置；双重非对称特征产生装置包括装配平台、调速电机和两个非对称轴承产生装置；调速电机和两个非对称轴承产生装置固定安装在装配平台上；调速电机的输出轴通过柔性联轴器连接非对称轴，非对称轴支撑在两个非对称轴承产生装置的轴承中；两个非对称轴承产生装置之间的非对称轴上安装有若干平衡盘。本发明可以用于研究不同轴承非对称组合下的失稳、碰摩、不平衡响应、动平衡等规律，有效地拓展了转子振动特性研究的范围。使用本发明得到的测试结果，能够为双重非对称轴承转子系统的设计和现场动平衡提供准确的数据。

摘要： 本公开提供了一种电磁轴承转子系统控制方法及控制装置，提高转子系统运行稳定性；根据本公开的第一方面，提供了一种电磁轴承转子系统控制方法，包括：获取电磁轴承对应的电流刚度系数和位移刚度系数；根据电流刚度系数和位移刚度系数，确定PID控制模型的比例系数和微分系数；基于位移刚度系数确定PID控制模型的积分系数；基于比例系数、微分系数和积分系数，利用PID控制模型控制转子系统。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，可以提高转子系统运行稳定性。