共轭运行多转子系统动力学建模、分析及振动控制

轧钢机、高速造纸机械、高速印刷机械以及螺杆类旋转机械的核心是两个或多个共同工作的转子系统。目前对这类共轭运行多转子系统动力学问题的研究还比较简单，对其规律还缺乏了解，对实际中出现的振动问题还缺乏有效的解决手段。随着共轭运行多转子旋转机械转速的不断提高、对振动的严格要求以及使用中由转子振动引起的故障频发，有必要对这类共轭运行多转子系统动力学开展研究。本项目旨在通过对轧钢机、高速造纸及印刷机械、螺杆类旋转机械中共轭运行的多转子系统进行分析、简化和分类，提炼出共轭运行多转子系统需要解决的关键动力学问题，然后从转子动力学的角度建立共轭运行多转子系统的动力学模型，研究共轭运行多转子系统动力学特性的分析方法，分析共轭运行多转子系统的动力学特性，特别是在非线性及多频激励下的振动特性，研究共轭运行多转子系统振动控制的策略和方法，为各类共轭运行多转子旋转机械动力学提供一套完整的理论体系和分析方法。

针对共轭转子机械在运行过程中出现的各种振动问题还缺乏有效解决手段的问题，本项目首先在对各种共轭运行转子系统的工作原理进行分析的基础上，按照耦合介质的不同将其划分为流体耦合、机械耦合(包括纯弹性耦合、弹塑性耦合及塑性耦合)、电磁耦合三种类型，并提炼出共轭运行转子系统需要研究的动力学包括系统的动力学建模、系统的动力学分析以及系统的振动控制等三个基本问题；然后根据不同的耦合关系，基于有限元法建立了共轭运行多转子系统的动力学模型，从理论上分析了共轭运行多转子系统的模态特性、临界转速分布及不平衡响应等特性，特别是在非线性耦合及多频激励下的不平衡响应；最后针对以电磁耦合的共轭运行转子系统的振动问题，提出了利用非接触式的主动电磁轴承及电磁阻尼器对其振动主动控制的策略和方法，并对电磁轴承以及电磁耦合的共轭运行电机系统进行了系统的理论和实验研究。项目基本完成了原申请书中的全部内容。项目已在国内外学术刊物和会议上发表论文24篇(其中3篇被SCI收录、17篇被EI收录)、国内学术会议大会报告3篇，已经录用论文3篇，完成相关的博士学位论文3篇，硕士学位论文3篇，获国家实用新型专利8项、申请国家发明专利8项，在读博士研究生4人，在审论文5篇、专利3项。项目开展的工作为共轭运行转子机械系统动力学的深入研究奠定了基础。