完整约束下多转子—轴承系统非线性动力学研究及其应用

成果基本信息
关键词：	完整约束;多转子;非线性动力学;研究
成果类别：	基础理论	技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：	论文	体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9662013J0014	资源采集日期：	2013-11-10

研究情况
单位名称：	西安科技大学	技术水平：	国际先进
评价证书号：		评价单位：	陕西省科技厅
评价日期：		评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
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成果简介
近几十年来，我国在大型旋转机械设备的设计、制造和监测领域的发展取得了巨大的成就，但依然不能忽视的是，我国自行研发的大型转子—轴承系统在减振降噪方面还相对落后。例如我国国产发电机组等效可用系数仅为76%，机组安全运行率仅为68%。究其原因，由于制造或安装不合理而造成转轴不同心的情况占了相当大一部分比重。目前，我国在飞机发动机、压缩机以及超超临界火力机组等大型旋转机械的研发、监测方面均落后于发达国家。在平行轴齿轮传动的转子系统中，我国自行设计和制造的某DH型压缩机组在工作中曾出现过严重的振动现象，严重影响了化工、石油等行业的生产，造成了重大的经济损失。许多实践证明，系统在设计和制造中一旦被嵌入了某些“先天性的缺陷”，那么机组在实际的运行过程中，这些“缺陷”就会以不同的方式表现出来，而且很难弥补。随着科学技术的不断进步和日益增长的国防和工业建设需求，转子系统日趋大型、高速、重载，而转子与定子之间的间隙却在相对缩小，有时甚至出现静动部件的碰摩，由此产生的各种振动也就变得更加严重，这就要求转子系统的动力学设计更为精确合理，而传统的分析方法由于忽略了某些较为重要的系统信息越来越暴露出其不足之处，例如在传统的动力学设计中通常忽略转子系统中存在的一些非常重要的约束以及各种振动之间的运动耦合关系等，而这些约束在某些情况下有可能会极大地改变系统的动力学特性。惨痛的教训和严峻的现实迫使人们对多转子系统所产生振动的机理和现象进行深入的研究，因此探讨具有约束的转子系统动力学问题对提高系统故障诊断的准确性、系统动力学设计和实现振动的主动控制等具有极其重要的理论和工程意义。主要研究具有完整约束的复杂多转子—轴承耦合系统非线性动力学问题，对该类转子的动力学设计、安装以及运行中的故障诊断和在线监测具有重要的理论和实际意义。其研究特色主要表现在以下几个方面： 1、两个转子之间约束关系的引入，这一约束反映了相邻转子间的位移协调关系。正是由于在系统中嵌入了这一约束，使得系统的运动方程变得极其复杂。平行不对中约束和交角不对中约束在数学上分别表现为定常和非定常完整约束形式，在嵌入了这些约束后使得多转子—轴承系统变成了具有强非线性特征的非自治系统。 2、在分析具有约束的不对中转子系统的动力学问题中，由于所涉及的系统是多跨转子且同时考虑转子的轴段刚度，自由度数目成倍增加，因此涉及到高维非线性动力系统的复杂运动和控制，因此问题极具难度和挑战性。 3、将理论研究成果应用到某国产机组的动力学分析中。在工程实际中存在转子刚度非对称和非圆截面的转子—轴承系统，如发电机转子系统。这样在转子系统中将广义位移约束引入后，必将使系统的弹性项进一步耦合，从而进一步深化非线性转子系统的动力学认识。本成果结合陕西省自然科学计划资助项目《圆锥齿轮—转子—轴承系统的纵弯扭耦合振动》和陕西省教育厅专项基金项目《非线性油膜力作用下不对中转子系统非线性动力学研究》，对具有完整约束的多转子系统的动力学问题进行了深入的研究，取得了一定的理论成果，其中在国际刊物《IMechE， Part C， Journal of Mechanical Engineering Science》、《Mathematical Problems in Engineering》、《振动工程学报》、《中国电机工程学报》上发表了十余篇学术论文，其中2篇被SCI收录， 7篇被EI收录。到目前为止在本项目的研究方向上，据不完全统计申请人的论文被国内外同行（他引）引用近百次。本研究虽然属于理论研究，但是有着广泛的应用前景，本项目的理论研究成果可以直接地应用到多转子耦合系统的动力学设计中。本研究中有关齿轮联轴器耦合的转子系统动力学研究内容于2008年获西安科技大学科学技术奖一等奖。本研究中有关不对中约束的多转子系统动力学研究内容于2012年获西安科技大学科学技术奖二等奖。

成果名称：	完整约束下多转子—轴承系统非线性动力学研究及其应用	关键词：	完整约束;多转子;非线性动力学;研究
成果类别：	基础理论	一级分类名称：	机械制造
二级分类名称：	机械学	三级分类名称：
研究起止时间：	2007.01 至2012.01	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：	论文
技术成熟度：		技术水平：	国际先进
研究形式：	独立研究	学科分类1：	国家标准GB T13745-92《学科分类与代码》
单位名称：	西安科技大学	学科分类2：
中图分类号1：	中国图书资料分类法（第四版）	所属高新技术类别：	光机电一体化
中图分类号2：		课题来源：	地方计划
应用行业：	制造业	课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	2006A10
经费实际投入额（万元）：	41.00	评价单位：	陕西省科技厅
评价形式：	结题	应用状态：	无
评价日期：		转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	西安科技大学
推广形式：	无	成果登记号：	9662013J0014
成果简介：	近几十年来，我国在大型旋转机械设备的设计、制造和监测领域的发展取得了巨大的成就，但依然不能忽视的是，我国自行研发的大型转子—轴承系统在减振降噪方面还相对落后。例如我国国产发电机组等效可用系数仅为76%，机组安全运行率仅为68%。究其原因，由于制造或安装不合理而造成转轴不同心的情况占了相当大一部分比重。目前，我国在飞机发动机、压缩机以及超超临界火力机组等大型旋转机械的研发、监测方面均落后于发达国家。在平行轴齿轮传动的转子系统中，我国自行设计和制造的某DH型压缩机组在工作中曾出现过严重的振动现象，严重影响了化工、石油等行业的生产，造成了重大的经济损失。许多实践证明，系统在设计和制造中一旦被嵌入了某些“先天性的缺陷”，那么机组在实际的运行过程中，这些“缺陷”就会以不同的方式表现出来，而且很难弥补。随着科学技术的不断进步和日益增长的国防和工业建设需求，转子系统日趋大型、高速、重载，而转子与定子之间的间隙却在相对缩小，有时甚至出现静动部件的碰摩，由此产生的各种振动也就变得更加严重，这就要求转子系统的动力学设计更为精确合理，而传统的分析方法由于忽略了某些较为重要的系统信息越来越暴露出其不足之处，例如在传统的动力学设计中通常忽略转子系统中存在的一些非常重要的约束以及各种振动之间的运动耦合关系等，而这些约束在某些情况下有可能会极大地改变系统的动力学特性。惨痛的教训和严峻的现实迫使人们对多转子系统所产生振动的机理和现象进行深入的研究，因此探讨具有约束的转子系统动力学问题对提高系统故障诊断的准确性、系统动力学设计和实现振动的主动控制等具有极其重要的理论和工程意义。主要研究具有完整约束的复杂多转子—轴承耦合系统非线性动力学问题，对该类转子的动力学设计、安装以及运行中的故障诊断和在线监测具有重要的理论和实际意义。其研究特色主要表现在以下几个方面： 1、两个转子之间约束关系的引入，这一约束反映了相邻转子间的位移协调关系。正是由于在系统中嵌入了这一约束，使得系统的运动方程变得极其复杂。平行不对中约束和交角不对中约束在数学上分别表现为定常和非定常完整约束形式，在嵌入了这些约束后使得多转子—轴承系统变成了具有强非线性特征的非自治系统。 2、在分析具有约束的不对中转子系统的动力学问题中，由于所涉及的系统是多跨转子且同时考虑转子的轴段刚度，自由度数目成倍增加，因此涉及到高维非线性动力系统的复杂运动和控制，因此问题极具难度和挑战性。 3、将理论研究成果应用到某国产机组的动力学分析中。在工程实际中存在转子刚度非对称和非圆截面的转子—轴承系统，如发电机转子系统。这样在转子系统中将广义位移约束引入后，必将使系统的弹性项进一步耦合，从而进一步深化非线性转子系统的动力学认识。本成果结合陕西省自然科学计划资助项目《圆锥齿轮—转子—轴承系统的纵弯扭耦合振动》和陕西省教育厅专项基金项目《非线性油膜力作用下不对中转子系统非线性动力学研究》，对具有完整约束的多转子系统的动力学问题进行了深入的研究，取得了一定的理论成果，其中在国际刊物《IMechE， Part C， Journal of Mechanical Engineering Science》、《Mathematical Problems in Engineering》、《振动工程学报》、《中国电机工程学报》上发表了十余篇学术论文，其中2篇被SCI收录， 7篇被EI收录。到目前为止在本项目的研究方向上，据不完全统计申请人的论文被国内外同行（他引）引用近百次。本研究虽然属于理论研究，但是有着广泛的应用前景，本项目的理论研究成果可以直接地应用到多转子耦合系统的动力学设计中。本研究中有关齿轮联轴器耦合的转子系统动力学研究内容于2008年获西安科技大学科学技术奖一等奖。本研究中有关不对中约束的多转子系统动力学研究内容于2012年获西安科技大学科学技术奖二等奖。
联系人：	苏三庆	成果登记日期：	2012-02-10
联系人email：		单位代码：	96100492
邮政编码222：	710054	联系人电话：	029-85583011
单位传真：	029-85587073	单位通讯地址：	陕西省西安市雁塔区雁塔路58号
单位所在省市：	陕西省	单位电话：	029-85583114;85583051
转让收入（万元）：	0	单位属性：	大专院校
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2013	知识产权形式：
成果完成人：	李明;李自刚;薛萍;付团伟;阿梅;王静	资源采集日期：	2013-11-10

完整约束下多转子—轴承系统非线性动力学研究及其应用

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