第1章 转子动力学的计算分析方法 1
1 转子动力学计算的特点 1
2 转子-支承系统的建模 2
3 具有各向同性支承的转子系统的计算分析 5
3．1 典型构件的传递矩阵 5
3．2 转子系统的临界转速和振型的计算 7
3．3 Riccati传递矩阵法的奇点及其消除方法 13
3．4 转子系统的不平衡响应的计算 16
3．5 计算分析实例和计算程序框图 17
4 具有各向异性支承的转子系统的计算分析 23
4．1 振动量的复数表示，复振幅和复频率 24
4．2 用Riccati传递矩阵法计算转子系统的固有频率和稳定性 24
4．3 转子系统的不平衡响应的计算 28
4．4 计算分析实例和计算程序框图 30
5 用传递矩阵法求解转子系统的瞬态响应 35
5．1 Riecati传递矩阵法和Newmark-β法的结合 35
5．2 实例——240MW水轮发电机组轴系的瞬态响应 39
6 传递矩阵-阻抗耦合法 42
6．1 复杂转子系统的分割原则 42
6．2 具有特殊支承的单转子系统临界转速的分析计算 43
6．3 复杂转子支承系统临界转速的分析计算 45
6．4 算例 49
7 传递矩阵-分振型综合法 51
7．1 分振型综合法 52
7．2 约束模态的求法 54
7．3 模态截阶及误差 56
7．4 算例 57
8 传递矩阵-直接积分法 61
8．1 运动方程的导出 61
8．2 临界转速与稳态不平衡响应的计算 64
8．3 稳定性分析 67
8．4 瞬态响应的分析 68
8．5 算例 68
9 关于盘、轴单元的传递矩阵及数值积分差分格式的讨论 70
9．1 轴单元传递矩阵与梁轴有限元的关系 70
9．2 改进的轴单元传递矩阵 72
9．3 盘的瞬态传递矩阵 75
9．4 数值积分的差分格式 76
参考文献 78
1．1 固定瓦径向滑动轴承的油膜刚度和阻尼系数 81
1 滑动轴承的动力特性 81
第2章 轴承的动力特性 81
1．2 可倾瓦径向滑动轴承的油膜刚度和阻尼系数 93
1．3 动静力润滑径向滑动轴承的油膜刚度和阻尼系数 107
1．4 推力滑动轴承的油膜刚度和阻尼系数 110
2 滚动轴承的动力特性 113
2．1 滚动轴承的接触应力与变形 113
2．2 滚动轴承的弹性流体动力润滑 117
2．3 滚动轴承的负荷分布 120
2．4 滚动轴承的刚度和阻尼系数 122
3 挤压油膜阻尼器轴承的动力特性 124
3．1 几种常见的阻尼器结构 124
3．2 挤压油膜阻尼器的雷诺方程 126
3．3 挤压油膜轴承压力边界条件 127
3．4 挤压油膜力、油膜刚度和油膜阻尼 129
3．5 考虑油膜惯性力影响时的挤压油膜力及其线性化表达式 134
参考文献 137
第3章 转子系统的动力稳定性 140
1 稳定性理论和稳定性判据 140
1．1 Lyapunov运动稳定性 140
1．2 稳定性判据 141
1．3 稳定性裕度 143
1．4 非线性稳定性准则和非线性稳定性裕度 144
2 扰动力的一般线性化模型及稳定性分析 147
2．1 一般线性化模型 147
2．2 扰动力分类 148
2．3 稳定性分析举例 149
2．4 陀螺系统 151
2．5 循环系统 153
3 蓖齿密封的动力特性系数 155
3．1 基本方程的建立 155
3．2 方程的求解 158
3．3 蓖齿密封的动力特性系数 162
4 材料与结构内阻尼 165
4．1 线性粘弹性物质的普遍本构关系 166
4．2 几种简单的粘弹模型 167
4．3 普遍运动方程 168
4．4 集聚参数(多盘)转子系统的普遍运动方程 170
4．5 静载荷下粘弹转轴的静变形 171
4．6 动力稳定性 172
4．7 三参数模型下粘弹转轴的动力失稳 173
4．8 内耗失稳的物理解释 176
4．9 结构内阻尼 178
5．1 油膜失稳现象 179
5 油膜失稳 179
5．2 油膜失稳的力学机理 180
5．3 油膜线性失稳后振动的发展过程及其破坏机理 183
6 内腔积液及充液转子 194
6．1 二维理想自旋流体的扰动运动方程 194
6．2 扰动流体对转子的反馈力公式 195
6．3 充液转子作圆涡动的条件 197
6．4 充液转子的动力稳定性 198
7 碰摩引起的转子失稳 202
7．1 单盘转子的全周碰摩稳定性分析 202
7．2 多盘转子系统的全周碰摩稳定性分析 207
参考文献 211
2 发电机转子系统的电磁激发振动 215
第4章 转子系统的电磁激励与机电耦联振动 215
1 机电耦联振动的特点 215
2．1 作用在发电机转子上的电磁力 216
2．2 转子轴系由非线性电磁力激发的参数共振 219
3 电动机转子系统的电磁激发振动 228
3．1 电磁参数对转子强迫共振的影响 229
3．2 高速异步电动机的参数共振与强迫共振的联合 233
4 转子系统的机电耦联非线性振动 243
4．1 数学模型 243
4．2 方程组的解 245
4．3 理论结果的分析及其与实验结果的比较 247
参考文献 250
1 滑动轴承油膜动特性系数识别 252
第5章 旋转机械参数的测试和识别 252
1．1 试验台及测试系统 253
1．2 识别原理及方法 255
1．3 现场识别 256
1．4 油膜参数识别实例 258
2 滚动轴承动刚度的测试 260
2．1 滚动轴承动刚度测试的意义 260
2．2 非旋转状态下滚动轴承动力特性测试 261
2．3 定转速下滚动轴承动力特性测试 261
2．4 由转子支承系统频响特性确定滚动轴承的动力特性 261
2．5 滚动轴承动力特性的直接测试 263
3 挤压油膜阻尼器动力特性的试验测定 265
3．1 挤压油膜阻尼器动力特性的一般分析- 266
3．2 在旋转状态下测定挤压油膜阻尼器的动力特性 267
3．3 在非旋转状态下模拟挤压油膜阻尼器实际工作条件的测试 268
4 转子系统边界参数的识别 272
4．1 有限元模型的边界参数识别 272
4．2 边界元模型的边界参数识别 274
参考文献 281
第6章 故障转子的动力特性 283
1 转子系统的失稳 283
1．1 失稳机理与特点 283
1．2 油膜失稳 285
1．3 叶尖间隙气动力引起的失稳 287
1．4 转子系统失稳的实例 289
2 裂纹转子 291
2．1 振动微分方程 291
2．2 裂纹轴的刚度模型 293
2．3 裂纹转子的动力特性 297
3 转子的弯曲故障 304
3．1 转子弯曲故障的类型 304
3．2 轴弯曲故障的振动特征 305
4 转子不对中 310
4．1 转子不对中故障机理分析 311
4．2 不对中故障的特征 318
参考文献 318
第7章 旋转机械故障诊断技术 321
1 设备的监测与诊断 322
1．1 机器振动的测量 322
1．2 振动信号分析 322
1．3 应用实例 324
1．4 旋转机械状态监测与诊断技术的发展趋向 327
2 模糊诊断 327
2．1 模糊诊断的信息处理 327
2．2 故障诊断的模糊模式识别方法 333
2．3 故障诊断的模糊综合评判方法 335
2．4 故障诊断的模糊聚类分析 338
3 模式识别诊断 339
3．1 模式识别方法 339
3．2 模式识别的基本理论 340
3．3 实例——某航空发动机振动监测及故障诊断系统 347
4 神经网络故障诊断技术 348
4．1 神经网络的思想方法及基本模型 348
4．2 神经网络故障诊断方法 350
5 智能诊断系统 354
5．1 旋转机械故障诊断系统知识的表示与管理 355
5．2 智能故障诊断系统推理方法 358
6 变速旋转机械转子的状态监测 360
6．1 非稳态信号 360
6．2 非稳态信号的Kalman滤波法 362
6．3 非稳态信号的自适应滤波法 362
6．4 时域滤波与角域分析 366
参考文献 370
第8章 旋转机械振动故障的分析与治理 372
1 航空发动机台架试车振动故障的分析与处理 372
1．1 批量生产航空发动机台架试车振动故障的分析与处理 373
1．2 研制中航空发动机台架试车振动故障的分析与处理 374
2．1 引起强迫振动的激振力分析 377
2 汽轮发电机组现场故障的诊断及治理之一——强迫振动类故障 377
2．2 机组失衡故障的诊断与治理 380
2．3 轴承座刚度不足的诊断与治理 384
2．4 机组摩擦故障的诊断与治理 385
2．5 转子中心孔进油故障的诊断与治理 389
2．6 励磁机振动问题的分析与治理 391
2．7 发电机转子热弯曲故障的诊断与治理 393
3 汽轮发电机组现场故障的诊断及治理之二——自激振动类故障 394
3．1 机组汽流激振故障的诊断与治理 394
3．2 200MW机组油膜振荡故障的诊断与综合治理 396
参考文献 399
1 转子动力学性能优化设计 400
1．1 大型汽轮发电机组轴系动力学性能优化设计 400
第9章 转子动力学研究展望 400
1．2 航空发动机转子动力学优化设计 411
2 转子系统振动的主动控制 418
2．1 转子振动主动控制的研究 418
2．2 控制目的、目标函数、控制器设计 419
2．3 转子系统振动的H~∞控制 424
2．4 可控挤压油膜轴承 429
2．5 反旋流控制 433
3 电磁轴承-转子系统 438
3．1 五自由度电磁轴承-转子系统 439
3．2 电磁轴承的作用力 439
3．3 电磁铁线圈的端电压方程 441
3．4 电磁轴承支承的刚性转子系统的运动方程 443
3．5 系统控制策略的选择 444
3．6 系统状态方程 447
3．7 控制器参数设计 449
4 转子的自动平衡技术 450
4．1 自动平衡装置的主要类型 450
4．2 HIT2型自动平衡头简介 452
4．3 自动平衡方法 453
5 转子动力学中的若干非线性问题 454
5．1 非线性研究的重要性、特点和研究方法 454
5．2 支承松动 457
5．3 转子-挤压油膜轴承系统的非线性问题 459
5．4 碰摩转子系统的动力特性 472
5．5 裂纹转子 477
5．6 参数慢变的转子系统 489
参考文献 492