转子-轴承系统的润滑与碰摩特性分析

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转 子一 承 系 统 的润 滑 与 碰 摩 特 性 分 析 ＊ 轴
杨 令 康 朱 汉 华 贺立 峰
（ 汉 理 工 大 学 能 源 与 动 力 工 程 学 院 武 汉 武 ４０６ ） ３０ ３
摘 要 ： 同时 考 虑 轴 承 油 膜 力 、 线 性 密 封 力 对 碰 摩 转 子 影 响 的 基 础 上 ， 立 了 多 因 素 耦 合 的 碰 摩 在 非 建
（ 为 右轴 承 的几何 中心 ． ） ３
响着 转子 的动力 学行 为＿ ， 以在研 究 转 子一 承 ６所 ］ 轴
系统 的碰 摩特 性 时 考 虑 系 统 密 封 力 的 作 用 ， 得 显 更 加 重要 ． 助非 线 性 动 力 学 的理 论 和 数 值 分 析 借 的方 法 ， 综合 国 内外转 子 碰摩 的研 究成 果 ， 同时 在 考 虑 轴承 非线 性 油 膜 力 、 摩 力 和 密 封 力 耦 合 作 碰
用 的 基 础 上 ， 立 了 轴 承 一 子 一 封 系 统 的 碰 摩 建 转 密 动力 学模 型 ， 析 系统 的非 线性 动 力学 特性 ． 分
收 稿 日期 ： ０ １ ０ — ７ ２ １－１１
图 １ 转 子 一 承 系 统 碰 摩 动力 学模 型 轴
杨 令 康 （９ １ ： ， 士 ， 要研 究 领 域 为 动 力 学 １ ８ 一）男 硕 主
比较 ｎ ． ］ 罗跃 纲等 构造 了具有 碰 摩 故 障转 子一 承 轴
系统 的动力 学模 型 ， 时 考 虑 转 轴非 线 性 弹性 力 同 和轴 承 油膜力 的共 同作 用 ， 系统 运 行 过 程 进 行 对 数值 仿 真分 析＿ ． ｕＦ 等 研究 了转 子一 承 系统 ２ Ｃｈ ． ］ 轴 发生 转定 子碰 摩 时 的振 动 特 性 ， 示 了系 统 进 入 揭
和 离 开 混 沌 的 路 径 ｌ ． ｈ ｎ Ｘ ａ ｙ ｏ 和 Ｊａ Ｊ ＿ Ｓ ｅ ｉｏ ａ ３ ］ ｉ ｉ —
ｕ ｏ ｇ等 对转 子 弯 曲 和 质 量 不 平 衡 时 的碰 摩 ｈｎ 进行 了研 究． 外 ， 子一 承 系 统 中密 封 力 也 影 另 转 轴
中心 ， ０２为 圆 盘 的几 何 中心 ， 为 圆盘 的质 心 ，
国家 自然 科 学 基 金 项 目资 助 （ 准 号 ： ０ ７ １ Ｚ 批 ５６５６）
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武 汉 理 工 大 学 学报 （ 通 科 学 与 工 程 版 ） 交
２１年 ０１
第 ３ ５卷
１ １ 轴 承 油 膜 力 ．
轴 与定 子发生 碰摩 时 ， 不考 虑摩擦 产生 的热效 应．
第 ３ ５卷 第 ３ 期 ２１ ０ １年 ６月
武 汉理 工 大学 学报 （ 通科 学 与工 程 版） 交
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轴 承油 膜 力 模 型 ． 中 ： ， 为 左 端 滑 动轴 承 其 厂 － 厂 作 用在 轴 颈上 的油 膜 力 ； ， ２为右 端 滑 动 轴 承 ｆ ｆ
作用 在 轴颈 上 的 油膜 力 ． 于船 舶 尾 轴 自身 的 重 由 力 和外 面悬 挂螺 旋 桨 的重 力 作 用 ， 得 右 轴 承 与 使 轴 颈 间的碰 摩现 象 经常 发生 ， 碰 摩 力 Ｐ ， 作 故 Ｐ 用在 右轴 承 处． 用 功 的互 等 定理 ， 密封激 振 力 利 将 Ｆ ， 效作 用在 右 轴承 处． 。 左轴 承 的几何 Ｆ 等 ０ 为
分 岔 、 摩 问 题 一 直 是 国 内 外 学 者 关 注 的 焦 点 问 碰
１ 动 力 学模 型和 运 动微 分 方 程
建 立 如 图 １ 示 的转 子 一 承 系 统 动 力 学 模 所 轴
型 ， 子 两 端 采 用滑 动 轴 承 支 承 ， 轴在 左 、 端 转 转 右 轴 承处 的集 中质量 分 别 为 ｍ 和 。 在 圆盘 处 的 ，
转 子 系 统 动 力 学 模 型 ． 转 子 系统 在 运 行 过 程 中 的非 线 性 碰 摩 行 为 进 行 了数 值 仿 真 ， 现 随 着 转 对 发
子 激励 频 率 的 增 加 ， 统 响 应 呈 现 出 周 期 运 动 和 拟 周 期 运 动 交 替 出现 ， 后 到 达 混 沌 运 动 及 其 演 系 最
等 效集 中质量 为 ， 圆盘 与 轴 承 之 间 为无 质 量 弹 性 轴 连接 ． 端采 用长 轴 承油膜 力 模 型 ， 短采用 短 右 左
题． 如袁 惠群 等 研 究 了 具 有 非 线 性 碰摩 力 的转 子 局部 碰摩 的分岔 与 混 沌 运 动 ， 与实 验 结 果 进 行 并
变 过程 ．
关 键 词 ： 子 系统 ； 摩 ； 线 性 ； 岔 ； 沌 转 碰 非 分 混
中 图 法 分 类 号 ： ２ ０３ ２ ＤＯＩ １ ． ９ ３ ） ｉｓ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ ０ ． ３ ： ０ ３ ６ ／， ｓ ｎ １ ０ —８ ３ ２ １ ． ３ ０ ９ ．
大 型旋 转机 械 中转 子与 定子 之 间 的碰摩 是 一 种严 重 的故 障 现象． 船舶 轴 系 的在运 行过 程 中 ， 受 到来 自柴油 机 和船体 外 部 的螺旋 桨 的周 期激 励 作 用， 另外 由于船 舶尾 轴 自身 的重力 作 用 ， 得 尾轴 使 的运行 工况 复 杂 ， 承 与 轴 颈 之 间 的碰 撞 与摩 擦 轴 更是 常见 的现象 ． 于油 膜震 荡 引起 的转 子 失稳 、 对