飞轮转子系统的结构布局对其高速旋转的稳定性有至关重要影响,以600Wh飞轮储能转子系统作为研究对象,通过建模及理论分析得到了转动惯量比与旋转运动稳定性之间存在的关系,采用转子动力学专业分析软件SAMCEF Rotor分析了两种不同转动惯量比转子的涡动频率振型,临界转速等。有限元分析结果和理论建模分析结果互为验证,结果表明当转动惯量比接近1时,对工作转速超过一阶临界转速的飞轮转子系统,转动惯量比小于1时稳定性较转动惯量比大于1时更有优势,研究结果对以后大容量飞轮储能转子系统结构设计有重要参考依据。

对于高速旋转的转子部件,振动的影响极其重要,而故障一旦发生,将破坏转子系统正常工作条件,产生噪音并引起振动加剧,如不加以控制,则会因振动过大造成机器损伤或严重破坏事故。工作参数合理的挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,简称SFD)通过提供适当粘性阻尼可有效抑制转子的振动幅值和故障所产生的非线性振动特征,若工作参数选择不当,其振动状态将比不加阻尼器情况更差。选取转子典型工况(转速ω=1000rad/s),以无故障、不对中故障及不对中-碰摩耦合故障转子系统振动特征幅值为优化目标,对SFD工作参数进行多目标优化。结果表明不同故障状态下的转子系统,优化参数结果不同且对参数的敏感度不同;优化后的SFD能有效减小系统的振动幅值,无故障时1倍频幅值降低23%;不对中故障时1倍频幅值减小约43.4%,二倍频幅值减小约27.5%,三倍频幅值减小约66.7%;不对...

考虑磁流变阻尼器(Magnetorheological damper,简称MRD),研究典型工况下MRD对碰摩故障转子系统动力学特性的影响。基于双线性本构方程,建立磁流变阻尼器动力学模型,并将其引入到转子系统中,利用有限元法建立碰摩故障下转子-滚动轴承-MRD系统的动力学方程,并采用Newmark数值法进行求解,利用分岔图、轴心轨迹图及频谱图等进行对比分析。研究结果表明合适的电流作用下,MRD能够有效缓解碰摩,使局部碰摩稳定到轻微的全周碰摩,增强系统的稳定性。在过大的电流作用下,会激发MRD的非线性,产生非协调频率成分,降低系统的稳定性。该研究结果可为磁流变阻尼器的设计及控制策略提供有益的指导。

为增加齿轮箱承载能力,提高功率密度,解决齿轮传动中的大功率、大转矩、大传动比问题,设计了齿轮箱双支分扭传动系统。通过人字齿轮实现系统自适应均载分流传动,并通过膜盘挠性联轴器的变形补偿误差解决瞬态偏载问题。利用DyRoBeS软件建立了含有柔性联轴器的双分支分扭传动系统模型,并对系统模型进行转子动力学分析。结果表明,所设计的双分支分扭传动系统能够满足制造要求。

基于Ｍｕｓｓｙｎｓｋａ刚性转子模型，对转子涡动的稳定性进行了分析研究，采用首次近似方程判断了转子涡动方程零解与极限坏的稳定性，确定了转子运动的稳定性条件，在极坐标系下首次给出了用三个状态方程表示的转子轴际系统的简捷方程。

磁流变（MR）弹性体是一种由铁磁颗粒和橡胶或凝胶混合而成的磁流变固体材料，其明显优点是颗粒不会随时间而沉降，也不需要密封装置。研制了一种自定心挤压式磁流变弹性体阻尼器，并测试了支承在该阻尼器上的柔性转子系统的不平衡响应特性。试验发现，随着磁场强度增加，磁流变弹性体阻尼器的阻尼和刚度明显增大；转子系统的一阶临界转速明显提高，二阶临界振动可被抑制。采用开关控制能抑制转子通过两阶临界转速过程中的振动。研究表明，挤压式磁流变弹性体阻尼器能用于转子振动主动控制，并具有结构简单、性能稳定、控振效果明显等特点。

以转子动力学理论为基础探究高速高压轴向柱塞泵轴承转子系统转动性能。将轴向柱塞泵轴承转子系统组件作为研究对象,搭建转子系统模型,构建转子系统集总参数模型,采用有限元方法分析液压泵转子系统临界转速,最终给出转动组件设计意见。研究结果为探究轴向柱塞泵振动机制,进而实现精准振动控制提供参考。

以十一柱塞航空轴向泵转子系统为研究对象,基于转子动力学理论,构建转子系统的离散模型;然后根据流体连续定理及动量定理建立间隙环流运动的偏微分方程组;采用线性摄动法求解得到间隙环流激振力,并以矩阵的形式施加于干转子动力学方程上,组建湿转子系统动力学方程;在MATLAB软件中编写求解程序,计算干/湿转子的临界转速;最后搭建航空泵转子系统实验平台,完成干/湿转子系统临界转速对比实验研究工作。对比分析结果表明,间隙环流产生的动态流体激振力会影响转子系统的动力学特性,一定程度上会降低系统的临界转速,且随间隙比W的增大,降低趋势更显著。

由于磁链的高度非线性,开关磁阻电机运转时会产生较大的转矩波动,在定子线圈换相时产生很大的径向力;径向力作用于电机转子产生弯曲振动,导致气隙与电磁力持续变化,转子的运动变得十分复杂;因此,磁固耦合情况下的电机转子动力学已成为当前的研究热点。利用转子单齿受力的经验公式,依线圈通电时序获得了转子所受电磁合力的表达式;采用有限元方法建立了电机转子的弯曲振动方程,通过坎贝尔图分析了不同轴承刚度下的转子临界转速;依据数值方法对转子的运动轨迹进行了分析,讨论了转速对转子最大位移的影响。结果表明,在正常转速范围内转子中间节点最大位移不超过气隙尺寸,振动位移谱的能量分布与转速和转子低阶固有频率密切相关。该方法能快速掌握转子的运动规律,为开关磁阻电机设计提供动力学评价。

基于转子动力学及振动传递路径理论，提出一种研究高速高压轴向柱塞泵振动产生及传递的新思路。以轴向柱塞泵旋转组件、联轴器及电机旋转组件为对象，构建泵-电机组转子系统，采用转子动力学和复杂机械系统振动传递理论研究转子系统动力学行为及声振特性演化规律。主要研究内容有：泵-电机组干转子系统动力学建模及其动力学行为分析；间隙环流作用下泵-电机组湿转子系统动力学行为分析；轴向柱塞泵机械多维振动传递机理及声振特性传播分析。预期获得的研究成果，将为揭示高速高压轴向柱塞泵振动机理，实现精准振动控制奠定理论和技术基础。