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一类转子—轴承—密封系统在静态偏置下的动力学研究及控制

王楠  
【摘要】:转子-轴承-密封系统是一种多自由度、耦合的非线性系统,它能应用到很多领域.随着介质压力与转速的提高,大型旋转机械关于密封间隙的流体激振问题逐渐凸显了出来,因此现代大型机械发展的关键技术就是控制流体激振.目前对于密封系统的理论研究大多都是在不考虑静态偏置条件下完成的,因此本文在密封流体激振模型中,轴颈在密封腔中考虑静态偏置条件下进行的动力学分析研究,为旋转机械的安装误差和标高设计提供了理论上的依据.在机械运动的过程中,人们发现转子-轴承-密封系统在高速运动的时,会出现失稳的情况,从而会干扰到转子-轴承-密封系统的稳定性.因此本文研究转子-轴承-密封系统的运动是很有必要的,可以为现实生活中提供大量的数据.本文在转子-轴承-密封系统中,研究不同参数对系统的稳定性影响,再结合数值模拟对系统的稳定性行为进行了讨论分析,结果表明系统的稳定性十分复杂多变.为了使系统的稳定区域能得到延长,我们试着采用加入合适的控制器对系统的混沌行为进行控制,从而使得系统的稳定性区域增加. 本文有关的内容安排: 首先介绍了国内外转子-密封系统的发展历史,然后进一步阐述研究对象选择的目的和意义.说明转子系统中主要存在的问题和现象,以及分析造成这些问题和现象的原因. 其次研究转子-轴承-密封系统在考虑静态偏置条件下的动力学模型,并且分析了不同的系统,通过数值模拟,结合分岔图、最大Lyapunov指数图、庞加莱映射图、相图、时间响应图,研究系统复杂的动力学行为.本文主要的研究为:系统考虑不同偏心量r、系统刚度比K、静态偏置率e影响下的轴承-转子-密封系统.最后对轴承-转子-密封系统的混沌控制.我们在系统模型中加入一项控制项,对系统进行数值仿真,分析系统在控制前后的分岔图,研究控制项对系统的影响,使得混沌的延迟出现.由于考虑到刚度的变化将会影响到系统变化,因此我们的工作重点就是可以使刚度能够达到我们满意的取值,再通过数值模拟,得到系统在受控制前、后的分岔图.通过研究总结,我们可以发现:在有关混沌的控制过程中,不同的控制方法对系统的控制行为各有差异,所以在对控制器的选取时,应观察此控制方法是否对系统最有效.


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