[发明专利]一种基于UMP的碰摩转子-轴承系统振动特性分析方法

说明书

本发明公开了一种基于UMP的碰摩转子‑轴承系统振动特性分析方法，具体步骤如下：步骤1，建立UMP作用下的碰摩转子‑轴承系统非线性动力学模型；步骤2，推导经步骤1建立的碰摩转子‑轴承系统非线性动力学模型在同时考虑动、静偏心时的不平衡磁拉力，并将其表示为电磁刚度的形式，得到的关于电磁刚度、初始间隙和静偏心的系统微分方程；步骤3，求解经步骤2得到的系统微分方程，研究电磁刚度、初始间隙和系统静偏心等对转子‑轴承系统稳定性的影响，研究了电磁刚度、初始间隙和静偏心等对碰摩转子‑轴承系统稳定性的影响。该方法为研究碰摩转子‑轴承系统的振动特性拓宽了思路。

技术领域

本发明属于故障分析研究技术领域，涉及一种基于UMP的碰摩转子-轴承系统振动特性分析方法。

背景技术

转子-轴承系统是旋转机械的核心部件。在实际工作中，定转子间往往存在气隙偏心，从而引起磁场不均匀而产生不平衡磁拉力，导致系统产生振动和噪音，加快系统转轴的磨损，缩短系统寿命。且随着旋转机械输出功率的提高，定转子间隙变小，当UMP增加到一定程度时，会将转子拉向定子，引起定转子间碰摩现象的发生，严重威胁系统的安全运行。

产生UMP的原因有很多，其中主要是转子-轴承系统中发电机定转子间气隙不均匀，而导致气隙不均匀的原因主要有系统动偏心和系统静偏心。动偏心即为转子的质量偏心，静偏心即为系统静止时定转子的形心距。

国内外对UMP作用下的碰摩转子-轴承系统振动特性的研究主要集中在对励磁电流的分析上，而分析改变电磁刚度对系统振动影响的研究少之又少，对同时考虑动偏心和静偏心的电磁刚度的研究更是甚少涉及。因此，本文拟通过拉格朗日方程建立在同时考虑动偏心和静偏心的UMP作用下碰摩转子-轴承系统的动力学模型，进而分析系统同时存在动、静偏心时电磁刚度、初始间隙和静偏心对碰摩转子-轴承系统振动特性的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于UMP的碰摩转子-轴承系统振动特性分析方法，能够以UMP作用下的碰摩转子-轴承系统动力学模型为基础，分析电磁刚度、初始间隙和静偏心等对转子-轴承系统稳定性的影响。

本发明所采用的技术方案是，一种基于UMP的碰摩转子-轴承系统振动特性分析方法，具体步骤如下：

步骤1，建立UMP作用下的碰摩转子-轴承系统非线性动力学模型；

步骤2，推导经步骤1建立的碰摩转子-轴承系统非线性动力学模型在同时考虑动、静偏心时的不平衡磁拉力，并将其表示为电磁刚度的形式，得到的关于电磁刚度、初始间隙和静偏心的系统微分方程；

步骤3，求解经步骤2得到的系统微分方程，研究电磁刚度、初始间隙和系统静偏心等对转子-轴承系统稳定性的影响。

本发明的特点还在于：

其中所述步骤1具体包括：以卧式对称弹性支承的转子-轴承系统为研究对象，转子可简化为偏心圆盘和和两个对称分布在转轴两端的滑动轴承，圆盘位于两个弹性支承中心，圆盘和滑动轴承之间由无质量轴连接，其中O为支承中心连线与圆盘所在平面的交点，O₁(x₁,y₁)为滑动轴承形心，O₂(x₂,y₂)为转子形心；m₁、m₂分别为滑动轴承集中质量和转子圆盘质量，δ为定转子初始间隙，δ₀为系统静偏心；转子-轴承系统运动微分方程可表示为：