[发明专利]一种滑动轴承转子系统混沌运动转速范围确定方法

说明书

本发明提供了一种滑动轴承转子系统混沌运动转速范围确定方法，包括建立滑动轴承非线性油膜力模型，计算滑动轴承非线性油膜力；综合非线性油膜力建立滑动轴承转子系统动力模型；建立非线性动力学模型的线性近似动力学模型；对不同转速情况下的非线性转子系统动力学模型与线性转子动力学模型进行数值求解，得到相应动力学响应信号序列，根据响应序列计算不同转速情况下非线性测度值，得到非线性测度曲线；对转子系统非线性测度曲线进行平滑，根据原曲线与平滑曲线计算得到误差曲线，根据误差曲线的波动性质确定混沌运动的转速范围。本发明通过识别非线性度随转速变化的波动程度实现对转子系统混沌运动转速范围的识别，效果良好且具有较快计算速度。

技术领域

本发明涉及机械系统状态监测与故障诊断技术领域，具体而言，涉及一种滑动轴承转子系统混沌运动转速范围确定方法。

背景技术

轴承转子系统是航空发动机、燃气轮机和牵引电机等动力机械的核心部件，其运行稳定性直接关系到设备的安全可靠性。设备在启动和停机等运行状态改变时，运转速度变化的轴承转子系统处于非稳态运行状态过程，通常具有周期、拟周期和混沌运动等几种运动状态。其中转子系统的混沌运动状态容易引起转子-轴承系统产生疲劳破坏并可能导致系统失稳,因此在转子-轴承系统设计和运行过程中应避开该区域。现阶段判断转子系统失稳可以用最大Lyapunov指数等数值判据方法，也可以直接通过绘制动力学响应图，从诸如时域图，频谱图和轴心轨迹图等响应图判断系统混沌特性。最大Lyapunov指数等数值判据方法能够精确地判定系统失稳临界参数，但是其庞大的运算过程给工程实际运用带来极大的限制；从动力学响应图中我们能了解到系统的众多动态特性，但对于导致系统动态行为性质变化的临界参数无法准确判断。

针对现有技术中的不足，本发明提供一种滑动轴承转子系统混沌运动转速范围确定方法，利用非线性度对系统动力学响应复杂程度良好的反应能力，通过识别非线性度随转速变化的波动程度实现对转子系统混沌运动转速范围的识别，效果良好且具有较快计算速度。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种滑动轴承转子系统混沌运动转速范围确定方法。为转子系统的设计提供一种新的参考依据。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种滑动轴承转子系统混沌运动转速范围确定方法，包括如下步骤：

步骤1，建立滑动轴承非线性油膜力模型，计算滑动轴承非线性油膜力；

步骤2，综合非线性油膜力建立滑动轴承转子系统动力模型；

步骤3，建立非线性动力学模型的线性近似动力学模型；

步骤4，对不同转速情况下的非线性转子系统动力学模型与线性转子动力学模型进行数值求解，得到相应动力学响应信号序列，根据响应序列计算不同转速情况下非线性测度值，得到非线性测度曲线；

步骤5，对转子系统非线性测度曲线进行平滑，根据原曲线与平滑曲线计算得到误差曲线，根据误差曲线的波动性质确定混沌运动的转速范围。

可选的，在步骤1中非线性油膜力的计算方法为：

根据短圆柱瓦轴承理论简化无量纲Reynolds方程：

求解上式得无量纲油膜压力为:

式中：R表示轴颈半径；D表示轴颈直径；l表示轴承长度；θ表示角度半径；表示润滑油膜无量纲厚度；c表示轴承间隙。

假设润滑油膜作用角度范围为[β,β+π]，将角度β定义为：