聯軸器不對中狀態對船舶軸系動力學特性影響的試驗

針對某船舶高速軸系不對中狀態對軸系振動的影響，建立渦輪轉子一傳動軸一太陽輪轉子試驗模型，通過調整軸承支座的標高來模擬平行不對中和轉角不對中量，進行多次升降速試驗獲得靠近軸承處的轉子的振動位移。不同的聯軸器不對中狀態對軸系的臨界轉速沒有影響；在工作轉速4200r／min時，不同聯軸器對中狀態下軸系各測點基頻振動幅值變化很小，靠近套齒聯軸器的太陽輪右側軸承處轉子2倍頻振動明顯大于左側軸承處的振動；整體抬高太陽輪軸系標高對2倍頻振動的影響較小；太陽輪左側軸承支座標高降低時各軸承處2倍頻振動幅值均有變大；降低渦輪驅動端軸承支座的標高，軸系2倍頻振動幅值整體變大；各對中狀態下所有測點振動幅值的計算值與試驗測量值的平均偏差小于20，不同的對中狀態對渦輪機轉子的振動影響均小于對太陽輪轉子的影響

轉子軸系的扭矩傳遞大多采用聯軸器，聯軸器不對中將產生一系列不利于設備運行的動態效應，使旋轉機械的振動變得復雜，轉子不對中引起的故障約占總故障數的60。通過理論推導和有限元仿真研究了不對中嚙合力對轉子一套齒聯軸器系統的影響規律，不對中聯軸器的剛度并非是恒定的常量，而是與動態位移相關的變量，甚至在某些狀況下主剛度出現負值，其倍頻幅值變加，使振動變得復雜；

分析膜片式彈性聯軸器不對中的情況下，滑動軸承支撐的多盤轉子系統的非線性動力學特性和穩定性，聯軸器引起的倍頻振動中2倍頻依然占據主要地位；針對某航空發動機內外雙轉子系統不對中問題，通過有限元仿真得出內外轉子的振動均出現2倍頻的特征。建立了非線性油膜力影響下不對中滑動軸承一轉子系統動力學模型，通過微分耦合經驗模態分解方法能更直觀地找到故障診斷中不對中的頻率成分；對航空發動機轉子的不對中模式和振動特性做了總結，套齒聯軸器不對中和支點滾動軸承不對中分別會使低壓轉子系統、風扇轉子系統和高壓轉子系統產生橫向和軸向振動，轉頻和倍頻成分均會出現，但與不對中量值(角度和平行偏置量)均不成比例關系；研究了柔性轉子一滾動軸承系統在碰摩和不對中故障耦合作用下的動力學響應特征，準確地給出了不對中故障時的頻譜和軸心軌跡圖；通過試驗模擬了油膜渦動和不對中兩種故障的診斷結果，不對中時階次譜系中基頻和倍頻同時存在，通過階次譜分析能分辨出半頻渦動和不對中的故障差異。

本文通過搭建渦輪轉子、傳動軸轉子、太陽輪轉子通過聯軸器耦合的試驗模型，調整各軸承支座的標高來模擬轉子的各種不對中狀態，獲得軸承附近轉子振動數據，試驗得出倍頻成分對軸系振動的影響規律并通過標高的變化確定不對中量對振動的影響程度。考慮了聯軸器耦合剛度對振動的影響，也考慮了軸承座的支反力對軸承動力學參數的影響，計算了不對中量對不同位置轉子的基頻和倍頻的振動響應的影響程度。