裂纹磁悬浮双转子系统动态响应研究

王念先，刘明政，葛萍萍，姚俊夫

(1.武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉，430081；2.武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室，湖北 武汉，430081)

为获取高效率和高推重比，燃气轮机、涡轮机和航空发动机等旋转机械的核心转子部件广泛采用双转子结构。主动磁悬浮轴承(active magnetic bearing, AMB)具有无机械摩擦、无磨损、无需润滑、功耗低和寿命长等优点，用AMB取代支承双转子系统的机械轴承，即构成磁悬浮双转子系统，可显著降低系统复杂度，减轻质量，优化结构，大幅提升系统的可靠性、可维护性及整体性能[1]。在转子系统运行过程中，转子出现裂纹是常见故障，可能导致灾难性的后果。由于磁悬浮双转子系统具有复杂的耦合特性，同时存在内、外转子的多频激励，裂纹对系统的影响更为复杂[2]，需要开展针对性研究。

裂纹转子的动力学问题已受到研究人员的广泛重视。Mayes等[3]通过一种余弦函数来考虑裂纹的呼吸效应。AL-Shudeifat[4]提出一种新的函数形式，可以更精确地描述裂纹的呼吸过程。Peng等[5]在时域内分析了裂纹位置对涡轮机械系统的涡动动力学影响，并将裂纹的呼吸函数改进为一个高次谐波。Wang等[6]提出一个同时考虑呼吸裂纹时变刚度特性和滑动轴承各向异性的模型，并研究了由轴承各向异性和速度相关特性引起的裂纹转子-轴承系统的动态稳定性。这些研究发现，裂纹可以与其他非线性特性耦合，影响转子系统的动态响应和稳定性，利用所提出的模型可以准确地分析裂纹转子的动态响应。……