Нелинейные колебания системы "Ротор - подшипники скольжения"
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS.2022.v115.i3.08Ключевые слова:
Нелинейные колебания, метод гармонического баланса, подшипник скольжения, гипотеза Зоммерфельда, роторная система, самовозбуждающиеся колебанияАннотация
Решены уравнения движения роторной системы, установленных на подшипниках скольжения с нелинейной характеристикой высокоточными аналитическими методами. Разработана новая методика решений нелинейных дифференциальных уравнений движения роторных систем, установленных на подшипниках скольжения, с учетом нелинейности сил реакций смазочного слоя. Были получены алгебраические системы уравнений, позволяющие определить амплитуды нелинейных колебаний ротора и опор, и построить амплитудно-частотные характеристики системы при варьировании параметров ротора, опор и жидкости в зависимости от угловой скорости ротора. Были определены условия и интервалы частот наличия автоколебаний ротора и опор. Построены амплитудно-частотные характеристики нелинейных колебаний роторной системы, с учетом нелинейности характеристик подшипников скольжения. Определены оптимальные параметры связанные с толщиной зазора и масленой пленки, массой опор, жидкости использующиеся в качестве смазочного слоя в подшипнике скольжения, с коэффициентами жесткости и демпфирования, при которых величины амплитуд самовозбуждающихся колебаний имеют оптимальные значения.
Библиографические ссылки
[2] Greenhill L.M., "Critical Speeds Resulting from Unbalance Excitation of Backward Whirl Modes / L.M. Greenhill, G.A. Cornejo" , Design Engineering Technical Conferences (DETC’95), September 17-20, 1995, Boston Massachusetts, USA: Proceedings. Boston: ASME. 3B (DE-Vol. 84-2). (1995): 991–1000.
[3] Yamamoto T., Ishida Y., Linear and nonlinear rotor dynamics (New York, John Willey and Sons, 2001): 326.
[4] Leung A. Y. T. and Kuang J. L., "Chaotic Rotations of a Liquid – Filled Solid" , Journal of Sound and Vibration 302(3). (2007): 540–563.
[5] Adams M.L., Rotating machinery vibration (NY: MarcelDekker, 2001): 354.
[6] Newkirk B.L., Shaft whipping (General Electric Review. March, 1924).
[7] Newkirk B.L., Taylor H.D., Shaft whipping due to oil action in journal bearings (General Electric Review, August, 1925).
[8] Hagg A.C., "The influence of oil-film journal bearings on the stability of rotating machines" , Journal of Applied Mechanics (1946).
[9] Yukio Hоri, "A theory of oil whip" , J. of Applied Mechanics (1959).
[10] Kesten J., "Stabilit´e de la position de l’arbre dans un palier ¨a graissage hydrodynamique" , Wear, 5 (1960).
[11] Someyа Т., "Stabilit¨at einer in zylindrischen Gleitlagern laufen´elsen, unwunchtfreien Welle" , Ingenieur-Archiv, 33 (1963).
[12] Boecker G.F., "Sternlicht B. Investigation of Translatory fluid whirl in vertical machines" , Trans, of the ASME, January (1956).
[13] Schnittger J.R., "Development of a smooth running double-spool, gas-turbine rotor system" , ASME Paper 58 (A-l97) (1958).
[14] Pinkus О., "Experimental investigation of resonant whip" , Trans.of the ASME, July (1956).
[15] Hummel Ch., Kritische Drehzahlen als Folge der Nachgiebigkeit des Schmiermittels im Lager (VDI-Forschungsheft, 1926): 287
[16] Olimpiev V.I., "About the natural frequencies of the rotor on sliding bearings" , Proceedings of the USSR Academy of Sciences 93 (1960).
[17] Caргiz G., "On the vibrations of shafts rotating on lubricated bearings" , Ann. Mat. Pura Appl. IV (50) (1960)"223.
[18] Tondl A., Experimental invesrigation of self-excited vibrations of rotors due to the action of lubricating oil film in journal bearings Monographs and Memoranda of the National Research Institute of Heat Engineering. No 1 (Prague, 1961).
[19] Tondl A., "Einige Ergebnisse experimenteller Untersuchungen der Zapfenbewegung in Lagern" , Revue de m´ecanique appliqu´ee, VI(1) (1961).
[20] Diсk J., Alternating loads on sleeve bearings" , Philosophical Magazine 35 (1944).
[21] Shawki G.S.A., Whirling of a journal bearing experiments under no-load conditions (Engineering, 1955).
[22] Shawki G.S.A., "Analytical study of journal-bearing performance under variable loads" , Trans. of the ASME 3 (1956).
[23] Shawki G.S.A., "Journal bearing performance for combinations of steady, fundamental and harmonic components of load" , Proc. of the Inst. of Mech. Eng. 171 (28) (1957).
[24] Cameron A., Oil whirl in bearings (Engineering, 1955).
[25] Kr¨amer E., ’Der Einfluss des Olfilms von Gleitlagern auf di Schwingungen von Maschinenwellen" , VDI-Berichte 35 (1959).
[26] Kelzon A.S., Dynamics of rotors in elastic supports (Moscow, Science, 1982).
[27] Tondl A., Dynamics of rotors of turbogenerators (Publishing house "Energy 1971).
[28] Kelzon A.S., "Self-centering and balancing of a rigid rotor rotating in two elastic bearings" , DAN USSR 110 (1) (1956): 31–3
