《複雜盤/鼓軸/聯軸器系統非線性動力學特性研究》是依託哈爾濱工業大學，由李忠剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜盤/鼓軸/聯軸器系統非線性動力學特性研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李忠剛
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
聯軸器作為航空發動機和燃氣輪機等動力裝置之間的連線結構,在實際工作中會因其自身結構的非線性動力學特性導致軸系振動過大而引發重大事故。本項目屬力學和機械學科交叉套用基礎研究，以複雜盤/鼓軸/聯軸器系統為主要研究對象，套用轉子動力學、非線性動力學理論和方法，綜合考慮盤/鼓軸/聯軸器系統結構各參數之間耦合關係，研究套齒聯軸器非線性嚙合剛度等效計算模型和間隙非線性引起的不對中故障模型，並分析其演變機理；建立複雜盤/鼓軸/聯軸器系統非線性動力學模型，分析結構參數對軸系穩定性等動力學特性的影響規律；研究在不同非線性因素下盤/鼓軸/聯軸器系統自激振動、周期解分岔、超諧共振等非線性動力學特性的演變規律，提出多非線性因素耦合作用下盤/鼓軸/聯軸器系統複雜非線性動力學特性的控制策略；進一步探索研究高維系統複雜非線性動力學特性的理論分析方法及非線性動力學設計理論，為我國旋轉機械軸系非線性穩定設計提供理論指導。
結題摘要
聯軸器作為航空發動機和燃氣輪機等動力裝置之間的連線結構,在實際工作中會因其自身結構的非線性動力學特性導致軸系振動過大而引發重大事故，據統計大約60%的轉子故障是由軸系不對中引起或與之相關的。本項目屬力學和機械學科交叉套用基礎研究，以復轉子-聯軸器系統為主要研究對象，套用轉子動力學、非線性動力學理論和方法，綜合考慮轉子-聯軸器系統結構各參數之間耦合關係。 首先根據聯軸器不對中的運動特徵，套用拉格朗日法建立聯軸器不對中動力學方程，得到3自由度的聯軸器不對中參激振動系統，分析了聯軸器在不對中條件下動力學特性。隨後對動力學系統中的非線性項進行三次截斷，套用平均法分析等效系統的周期解析解，並進一步得到了含有6個未知數的分岔方程。由分岔方程得到了幅頻回響曲線，並描述了在共振頻率附近系統振動幅值的變化規律，其理論分析結果對實際工程參數設計具有理論參考價值。最後通過數值仿真，分別分析了轉子-聯軸器不對中參激振動系統和在滾動軸承支承下的不對中轉子系統的非線性動力學特性。轉子-聯軸器不對中參激振動系統主要受轉速、阻尼係數、不平衡量和不對中量的影響，系統在不對中因素下的動力學回響為擬周期運動，轉速越低，阻尼越大，不對中故障的影響越嚴重，不平衡與不對中的比值對系統回響的影響也很明顯，且比值越高基頻成分越高。滾動軸承支承下的轉子系統在不對中故障的影響下會出現擬周期和混沌運動等振動，其動力學回響具有分頻和倍頻成分，且分頻成分顯著，倍頻成分較弱。 根據理論分析結果，設計了轉子-聯軸器實驗台及三種套齒聯軸器進行測試。有實驗數據可知外套質量增加，會增加系統對不對中量的敏感程度；隨著轉速增加，不對中系統振動1倍頻會增加明顯，2倍頻增加不明顯；在高轉速下系統振動頻譜會表現出系統存在不平衡質量的動力學特性；不對中在高轉速和低轉速下會導致套齒聯軸器發生異常響動。 項目通過非線性動力學理論和數值分析等方法很好的揭示轉子-聯軸器不對中系統非線性動力學特性及其作用機理，為工程動力學設計提供了理論分析基礎，具有一定的工程實際指導意義。
