动静偏心电磁激励下水电机组碰摩转子-轴承系统弯扭耦合振动特性分析

张金剑， 张雷克， 吴嵌嵌， 马震岳

(1.太原理工大学 水利科学与工程学院，太原 030024； 2．三江学院 土木工程学院，南京 210012；3．大连理工大学 建设工程学部水利工程学院，辽宁 大连 116023)

碰摩是旋转机械最常见的故障之一，碰摩故障产生的原因多种多样，例如转子偏心量的增加、热不均匀引起的转轴局部弯曲以及定转子的变形等。现代设计不断向小间隙、高转速和高负载的方向发展，致使转子与定子的碰摩风险大大增加。近四十年来，为了深入了解碰摩转子-轴承系统的动力学特性，国内外相关学者开展了广泛的研究。基于转子动力学和旋转机械故障诊断与识别的需求，Beatty等[1]最早在1982年对碰摩转子系统的非线性动力学特性进行了研究，分析了系统的弯曲振动特性，提出了转子系统摩擦识别的数学原理。Muszynska等[2]重新审视了关于摩擦现象的报道，讨论了摩擦的物理意义和热效应，以及摩擦过程中出现的各种现象。而后，大量学者陆续对碰摩转子系统弯曲和扭转振动特性开展的讨论，极大丰富了碰摩系统非线性动力学行为的研究成果。

随着相关研究的不断深入，人们逐渐发现单一方向振动已无法充分揭示隐藏在系统内部的全部动力学特性，因此，将弯扭结合考虑彼此之间的相互影响逐步进入广大研究者的视野。自1999年Edwards等[3]率先将扭转自由度引入转子系统振动分析，并强调旋转机械中扭转对转子与定子接触影响的重要性以来，历经20余年的发展，转子-轴承系统碰摩动力学研究已由单一振动成功迈向弯扭耦合振动，且成果斐然[4-15]。……