基于軌跡法的氣體箔片軸承動(dòng)態(tài)特性系數(shù)辨識(shí)

程文杰，柯涵章，肖玲，李明

(西安科技大學(xué) 理學(xué)院，西安 710054)

氣體箔片軸承(Gas Foil Bearing，GFB)利用環(huán)境氣體作為潤(rùn)滑介質(zhì)，通過(guò)動(dòng)壓效應(yīng)在軸承表面產(chǎn)生氣膜壓力使轉(zhuǎn)子懸浮，具有污染小，精度高，噪聲低，工作溫度范圍廣，耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)，在透平機(jī)械、高速電動(dòng)機(jī)、渦輪壓縮機(jī)等領(lǐng)域應(yīng)用效果良好[1-4]。

當(dāng)GFB受到外部因素影響時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)隨載荷的變化在軸心附近振動(dòng)，軸承的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)(動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)和動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù))能反應(yīng)轉(zhuǎn)子受外載荷作用下氣膜力與位移和速度之間的內(nèi)在聯(lián)系[5]，有必要探討GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)計(jì)算方法[5]。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)計(jì)算做了一定研究：文獻(xiàn)[6]基于攝動(dòng)法的思想，用動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)、動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)表征GFB 在靜態(tài)工作點(diǎn)鄰域內(nèi)的支承力；文獻(xiàn)[7]采用偏導(dǎo)數(shù)法計(jì)算了GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，結(jié)果表明動(dòng)態(tài)特性系數(shù)僅與轉(zhuǎn)子擾動(dòng)頻率、軸承靜載荷及軸承數(shù)有關(guān)；文獻(xiàn)[8]建立了GFB的完全氣彈潤(rùn)滑耦合解模型，得到了GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，結(jié)果表明動(dòng)態(tài)特性系數(shù)僅與軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)、靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)以及擾動(dòng)頻率有關(guān)；文獻(xiàn)[9-10]將箔片變形和潤(rùn)滑氣膜的雷諾方程耦合求解，基于攝動(dòng)法求解GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，并采用牛頓-拉弗森迭代法求解，得到了不同偏心率、轉(zhuǎn)速、擾動(dòng)頻率及軸承長(zhǎng)徑比等參數(shù)下的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)；文獻(xiàn)[11]將箔片等效為彈簧阻尼系統(tǒng)，考慮彈性波紋結(jié)構(gòu)內(nèi)部的庫(kù)侖摩擦效應(yīng)和相鄰拱之間的相互作用，基于攝動(dòng)法計(jì)算了GFB的線(xiàn)性化剛度和阻尼；文獻(xiàn)[12]搭建了GFB的動(dòng)態(tài)特性測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)在頻域內(nèi)求解運(yùn)動(dòng)方程分析了激振頻率和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對(duì)軸承動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的影響，結(jié)果表明軸承主剛度隨激振頻率增大而增大，主阻尼隨激振頻率增大而減小。

上述研究均為基于攝動(dòng)法計(jì)算GFB的線(xiàn)性化剛度和阻尼，即計(jì)算給定渦動(dòng)比下的動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)和動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)，實(shí)際工況下GFB的渦動(dòng)比未知，攝動(dòng)法僅考慮單個(gè)渦動(dòng)比，而軸承可能存在多個(gè)渦動(dòng)比。此外，限于攝動(dòng)法的思想，力系數(shù)法對(duì)處理轉(zhuǎn)子大范圍運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題非常繁瑣。

針對(duì)攝動(dòng)法存在的問(wèn)題，許多學(xué)者采用參數(shù)辨識(shí)方法得到GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)：文獻(xiàn)[13]通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、力和動(dòng)力學(xué)響應(yīng)獲得了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)和動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)，但忽略了外部擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響；文獻(xiàn)[14]通過(guò)動(dòng)態(tài)載荷法，將不平衡質(zhì)量作為系統(tǒng)的激振力，獲得了以激振頻率和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為函數(shù)的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，但計(jì)算較為繁瑣；文獻(xiàn)[15]采用未知激勵(lì)力的方法研究了多自由度系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)辨識(shí)問(wèn)題，并通過(guò)數(shù)值仿真驗(yàn)證了方法的正確性，但計(jì)算的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)是線(xiàn)性的；文獻(xiàn)[16]通過(guò)Volterra法和諧響應(yīng)探頭法辨識(shí)軸承的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，但只考慮了響應(yīng)的線(xiàn)性部分而忽略了非線(xiàn)性因素；文獻(xiàn)[17]通過(guò)錘擊激振法和攝動(dòng)法計(jì)算軸承的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，2種方法結(jié)果接近，但錘擊激振法計(jì)算過(guò)程中假設(shè)主剛度相等，交叉阻尼互為相反數(shù)；文獻(xiàn)[18]通過(guò)改變長(zhǎng)徑比、偏心率、軸承數(shù)、渦動(dòng)比等參數(shù)，采用攝動(dòng)法計(jì)算GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，并利用得到的數(shù)據(jù)訓(xùn)練了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有效地辨識(shí)出GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，但訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)仍是基于攝動(dòng)法。

參數(shù)辨識(shí)方法已經(jīng)有了一定的發(fā)展，但均存在一定的缺點(diǎn)。鑒于此，基于時(shí)域軌跡法建立氣體箔片軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的流固耦合動(dòng)力學(xué)模型，并求解簡(jiǎn)諧激勵(lì)載荷下轉(zhuǎn)子的瞬態(tài)軌跡，最后采用線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法和簡(jiǎn)諧激振法辨識(shí)出軸承的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)。

1 基于時(shí)域軌跡法的GFB-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及求解

1.1 GFB的基本方程

任意擾動(dòng)下氣體軸承與轉(zhuǎn)子的位置關(guān)系如圖1所示，等溫動(dòng)壓氣體潤(rùn)滑雷諾方程的量綱一化形式為

(1)

Λ=6μω(R/C0)2/pa，

圖1 任意擾動(dòng)下氣體軸承與轉(zhuǎn)子的位置關(guān)系示意圖

若僅考慮轉(zhuǎn)子在軸承靜態(tài)偏心處的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于軸承半徑間隙C0遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子半徑R，忽略高階小量后的氣膜厚度為

h=C0+ecos(φ-θ)，

(2)

式中：e為轉(zhuǎn)子偏心距；φ為軸承展開(kāi)角；θ為轉(zhuǎn)子靜態(tài)偏位角。

1.2 瞬態(tài)氣膜壓力分布的數(shù)值求解

(3)

σ=2Λ。

采用交替隱式迭代法求解(3)式，空間變量的離散采用中心差分格式，時(shí)間變量的離散采用向后差分格式，把一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)分為n～n+1/2和n+1/2～n+1。具體過(guò)程如下：1)假設(shè)已知第n步的氣膜壓力分布，在求解第n+1/2步氣膜壓力分布的過(guò)程中，將軸承周向方向φ的偏導(dǎo)數(shù)?S/?φ作為未知數(shù)，而軸向方向λ的偏導(dǎo)數(shù)?S/?λ可以由第n步的氣膜壓力得到；2)在求解第n+1/2步時(shí)，則將λ的偏導(dǎo)數(shù)作為未知數(shù)，而φ的偏導(dǎo)數(shù)可以由第n+1/2步的氣膜壓力得到，進(jìn)而完成一個(gè)迭代循環(huán)。完成上述循環(huán)后，將n+1步的解作為初值，開(kāi)始下一次迭代計(jì)算。

求得所有節(jié)點(diǎn)的氣膜壓力后，得到軸承的氣膜合力為

(4)

(5)

1.3 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)方程及數(shù)值求解過(guò)程

對(duì)于GFB支承的有不平衡質(zhì)量的剛性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，若僅考慮轉(zhuǎn)子的柱形渦動(dòng)，靜態(tài)平衡位置系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程為

(6)

式中：M為轉(zhuǎn)子質(zhì)量。

轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中遵循牛頓第二定律，即

Ma(x,y,t)=f(x,y,t)，

(7)

式中：a為加速度。

以x方向?yàn)槔?，采用Verlet算法對(duì) (7) 式進(jìn)行離散化處理，得到x方向的位移、速度、加速度的迭代關(guān)系式為

(8)

式中：v為速度；Δt為時(shí)間步長(zhǎng)。

同理，可得到y(tǒng)方向的位移、速度、加速度的迭代形式。第n步轉(zhuǎn)子的偏心距en和偏位角θn為

(9)

通過(guò)en，θn可以得到第n步的氣膜厚度和氣膜壓力分布。

對(duì)于GFB-轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)力的傳遞實(shí)現(xiàn)氣膜流場(chǎng)-轉(zhuǎn)子剛體運(yùn)動(dòng)的耦合。給定初始條件和預(yù)計(jì)算周期數(shù)后，通過(guò)計(jì)算初始位置的氣膜壓力，得到轉(zhuǎn)子在氣膜合力下的加速度，通過(guò)(8)式計(jì)算轉(zhuǎn)子在下個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的位置和速度。計(jì)算流程圖如圖2所示，具體步驟如下：

1)根據(jù)轉(zhuǎn)子的初始偏心距、偏位角及初始速度計(jì)算該工況下的的氣膜壓力分布，對(duì)氣膜壓力積分，得到作用在轉(zhuǎn)子上的氣膜合力；

2)通過(guò)(7) 式計(jì)算轉(zhuǎn)子的加速度；

3)通過(guò)(8)式計(jì)算轉(zhuǎn)子的位移和速度；

4)將第3步計(jì)算得到的轉(zhuǎn)子位移代入(9)式計(jì)算偏心距和偏位角，再計(jì)算氣膜厚度和氣膜壓力分布，返回第1步。

重復(fù)上述步驟，得到轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)參數(shù)的時(shí)間序列。

圖2 計(jì)算流程圖

2 動(dòng)態(tài)特性系數(shù)計(jì)算

實(shí)際的GFB-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是一個(gè)非線(xiàn)性系統(tǒng)，為了簡(jiǎn)化，可以將軸承的氣膜力在靜平衡位置附近線(xiàn)性化，即將軸承的承載力用8個(gè)線(xiàn)性化的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)刻畫(huà)。

2.1 基于攝動(dòng)法的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)

基于攝動(dòng)法的動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)和動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)計(jì)算公式為[7]

(10)

將(10)式的動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)和動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)轉(zhuǎn)化到直角坐標(biāo)系中，得到動(dòng)態(tài)剛度系數(shù)和動(dòng)態(tài)阻尼系數(shù)為

(11)

式中：Kxx，Kyy為主剛度系數(shù)；Kxy，Kyx為交叉剛度系數(shù)；Cxx，Cyy為主阻尼系數(shù)；Cxy，Cyx為交叉阻尼系數(shù)。

2.2 基于軌跡法的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)辨識(shí)方法

2.2.1 線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法

線(xiàn)性系統(tǒng)的輸入和輸出頻率相同，非線(xiàn)性系統(tǒng)的輸入和輸出頻率無(wú)確定關(guān)系。軌跡法實(shí)施過(guò)程如下：1)給定初始條件，進(jìn)行流固耦合迭代計(jì)算，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后轉(zhuǎn)子處于靜平衡位置；2)施加外激勵(lì)，獲得系統(tǒng)的響應(yīng)；3)提取外激勵(lì)的同頻響應(yīng)，根據(jù)同頻率的輸入和輸出信號(hào)進(jìn)行GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)辨識(shí)。該方法相當(dāng)于提取了GFB-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的線(xiàn)性部分，被稱(chēng)為線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法。

對(duì)轉(zhuǎn)子施加角速度為ω1，空間相位差為90°的一組簡(jiǎn)諧激振力

(12)

從轉(zhuǎn)子的位移響應(yīng)中提取同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)

(13)

式中：A1,B1為簡(jiǎn)諧激振力的幅值；a1，b1為位移幅值。

轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程為

(14)

將 (12)，(13) 式代入 (14) 式可得

(15)

將 (15) 式展開(kāi)，令兩邊的正弦項(xiàng)和余弦項(xiàng)的系數(shù)分別相等，可得

(16)

GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)共有8個(gè)，一組激勵(lì)僅能得到4個(gè)相互獨(dú)立的方程，因此還需要另外一組激勵(lì)。可采用表1的第1組和第2組激勵(lì)。

表1 外激勵(lì)參數(shù)

軌跡法獲得的轉(zhuǎn)子位移信號(hào)x(t)可能含有除激勵(lì)頻率以外的其他頻率成分，可表示為

(17)

式中：A0,a,b為任意常數(shù)。

若要提取響應(yīng)中含ω1的成分，即計(jì)算a，b的值，對(duì) (17) 式左右兩邊分別乘cosω1t，sinω1t并積分。以計(jì)算b為例

(18)

由三角函數(shù)的正交性可得

則由(18)式可得

(19)

同理可得

(20)

將轉(zhuǎn)子位移信號(hào)x(t)代入 (19)，(20)式即可提取位移信號(hào)中含ω1的成分。

若第1,2組激勵(lì)頻率相同，即角速度ω1=ω2，可能會(huì)造成 (16) 式的系數(shù)矩陣接近奇異，在此將2組激勵(lì)頻率設(shè)置約50 Hz的差值，最后辨識(shí)出的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)應(yīng)該是2組激勵(lì)頻率下的均值。

線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法的缺點(diǎn)：1)需要2次激勵(lì)，求得的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)是2組激勵(lì)頻率下的均值；2)僅考慮到激勵(lì)頻率的同頻響應(yīng)，忽略了其他渦動(dòng)頻率的影響。

2.2.2 簡(jiǎn)諧激振法

將軌跡法中每個(gè)時(shí)間步轉(zhuǎn)子的位移、速度、加速度和氣膜力代入(14) 式，可得到一個(gè)矛盾方程組，再通過(guò)最小二乘法即可辨識(shí)出8個(gè)動(dòng)態(tài)特性系數(shù)。該方法可考慮所有渦動(dòng)頻率對(duì)動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的影響，相當(dāng)于將非線(xiàn)性系統(tǒng)等效為線(xiàn)性系統(tǒng)，稱(chēng)之為簡(jiǎn)諧激振法。計(jì)算過(guò)程同2.2.1節(jié)，但僅需一次激勵(lì)，在此選擇表1的第3組激勵(lì)。

在任意時(shí)刻τi(i=1，2，…，N)，無(wú)質(zhì)量偏心的轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)方程可表示為

(21)

式中：Fgas_x,Fgas_y為作用在轉(zhuǎn)子上的氣膜力；Fx,Fy為作用在轉(zhuǎn)子上的外激勵(lì)。

若將氣膜力等效為線(xiàn)性化的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)，則

(22)

將轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)周期T分為N步，時(shí)間步長(zhǎng)τi=T/N,將軌跡法中每個(gè)時(shí)間步的位移、速度、加速度及氣膜力代入(22)式，可以得到含8個(gè)未知數(shù)(動(dòng)態(tài)特性系數(shù))的N個(gè)方程。該方程是矛盾方程組，可以采用以L(fǎng)evenberg-Marquast(L-M)算法為基礎(chǔ)的非線(xiàn)性最小二乘法求解，核心思想為：構(gòu)造剛度、阻尼系數(shù)定義的等效力與數(shù)值計(jì)算的氣膜力之間的誤差，記為

(23)

式中：ei為第i個(gè)時(shí)間步的誤差。

1)給定初始估計(jì)δ1、初始阻尼λ0及終止收斂條件ε，將δ1代入 (23) 式得到初始誤差eδ1。

2)在初始值δ1的基礎(chǔ)上再估計(jì)，構(gòu)造增量方程，(22) 式的雅克比矩陣為

第2步的增量Δ為

(24)

式中：I為單位矩陣；λ為L(zhǎng)-M算法的阻尼。

3)將δ2(δ2=δ1+Δ)代入 (23) 式，得到新的誤差eδ2。若eδ2≤eδ1，eδ2≤ε時(shí)輸出結(jié)果，否則，更新λk+1=λk/10，δ2=δ1，然后返回到第2步；若eδ2>eδ1，則更新λk+1=10λk，δ2=δ1，然后返回第2步。

重復(fù)上述步驟，直至得到滿(mǎn)足收斂要求的δ。

圖3 L-M算法流程圖

3 實(shí)例分析

以某氣體箔片軸承為例分析，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 GFB的結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)

3.1 攝動(dòng)法驗(yàn)證

本文的攝動(dòng)法采用差分法數(shù)值求解，經(jīng)分析網(wǎng)格劃分的周向和軸向單位數(shù)分別為180，90時(shí)，GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)與文獻(xiàn)[7]的計(jì)算結(jié)果最接近，如圖4所示，最大誤差不超過(guò)3%，說(shuō)明了本文攝動(dòng)法計(jì)算模型的正確性。

圖4 e0=0.6時(shí)動(dòng)態(tài)特性系數(shù)隨擾動(dòng)頻率的變化趨勢(shì)

3.2 軌跡法驗(yàn)證

無(wú)不平衡力、無(wú)外激勵(lì)時(shí)的軸心軌跡如圖5所示：轉(zhuǎn)子由軸承中心下落后，經(jīng)瞬態(tài)振動(dòng)階段后軸心軌跡收斂到狹長(zhǎng)的橢圓軌道上。

圖5 無(wú)不平衡力、無(wú)外激勵(lì)時(shí)的軸心軌跡圖

令ω1=300 Hz,ω2=350 Hz， 不平衡力為0，施加簡(jiǎn)諧激振力后的軸心軌跡如圖6所示：轉(zhuǎn)子在靜平衡位置附近作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。x，y方向位移的時(shí)域響應(yīng)如圖7所示：施加外激勵(lì)后轉(zhuǎn)子的振動(dòng)出現(xiàn)了多個(gè)波峰。x，y方向位移的頻譜圖如圖8所示：轉(zhuǎn)子存在5個(gè)不同的渦動(dòng)頻率，但主要為87.11，300 Hz的頻率，其中300 Hz為外激勵(lì)的同頻響應(yīng)。x方向位移的相圖如圖9所示：多個(gè)相點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)橢圓，說(shuō)明系統(tǒng)此時(shí)作擬周期運(yùn)動(dòng)。將原始的位移數(shù)據(jù)分解為一系列三角級(jí)數(shù)之和， 這些三角級(jí)數(shù)重構(gòu)的位移(2.2.1節(jié)(17)～(20)式)與原始位移數(shù)據(jù)的對(duì)比如圖10所示：重構(gòu)位移與原始位移曲線(xiàn)吻合，說(shuō)明了軌跡法的正確性。

圖6 無(wú)不平衡力、有簡(jiǎn)諧激振力時(shí)的軸心軌跡圖

圖7 時(shí)域圖

圖8 頻譜圖

圖9 x方向位移的相圖

圖10 位移的擬合數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)對(duì)比圖

3.3 動(dòng)態(tài)特性系數(shù)計(jì)算

攝動(dòng)法、線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法和簡(jiǎn)諧激振法動(dòng)態(tài)特性系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3：1)不忽略交叉項(xiàng)的線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法、忽略交叉項(xiàng)的線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法、簡(jiǎn)諧激振法得到的主剛度系數(shù)Kxx分別為5.820×106，8.160×106，6.110×106N/m，與攝動(dòng)法的相對(duì)誤差分別為9.75%,24.13%,4.88%；2)不忽略交叉項(xiàng)的線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法、忽略交叉項(xiàng)的線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法、簡(jiǎn)諧激振法得到的主剛度系數(shù)Kyy分別為49.890×106，15.480×106，7.160×106N/m，與攝動(dòng)法的相對(duì)誤差分別為142.41%，28.75%，8.93%；3)攝動(dòng)法、不忽略交叉項(xiàng)的線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法、簡(jiǎn)諧激振法得到的交叉剛度系數(shù)Kxy，Kyx基本為同一個(gè)數(shù)量級(jí)；4)攝動(dòng)法、線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法、簡(jiǎn)諧激振法得到的主阻尼系數(shù)Cyy均為正，其他阻尼相差較大。本文提出的方法動(dòng)態(tài)特性系數(shù)計(jì)算結(jié)果與攝動(dòng)法均存在一定的差距，但對(duì)于氣體箔片軸承在可接受范圍之內(nèi)。分析其原因?yàn)椋簲z動(dòng)法僅考慮單一的渦動(dòng)比，且僅保留了動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的線(xiàn)性項(xiàng)。線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法考慮了多個(gè)渦動(dòng)比，需要提取轉(zhuǎn)子時(shí)域信號(hào)的幅值和相位進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，同樣僅保留了動(dòng)態(tài)特性系數(shù)的線(xiàn)性項(xiàng)。簡(jiǎn)諧激振法考慮了多個(gè)渦動(dòng)比，利用轉(zhuǎn)子的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，無(wú)需提取幅值和相位，辨識(shí)出的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)雖然是等效的線(xiàn)性化系數(shù)，但能還原實(shí)際的氣膜力，在某種意義上可以反映氣膜力的非線(xiàn)性。

表3 GFB的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)

此外，簡(jiǎn)諧激振法根據(jù)轉(zhuǎn)子的激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)可快速辨識(shí)出軸承的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，無(wú)需求解靜、動(dòng)態(tài)雷諾方程，計(jì)算效率高。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于軌跡法建立氣體箔片軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的流固耦合動(dòng)力學(xué)模型，求解簡(jiǎn)諧激勵(lì)載荷下轉(zhuǎn)子的瞬態(tài)軌跡，提出采用線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法和簡(jiǎn)諧激振法辨識(shí)軸承的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)，線(xiàn)性簡(jiǎn)諧激振法僅考慮了外激勵(lì)的同頻響應(yīng)，簡(jiǎn)諧激振法可考慮所有響應(yīng)頻率的影響。本文所計(jì)算的動(dòng)態(tài)特性系數(shù)仍是線(xiàn)性化的，不能準(zhǔn)確描述GFB-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線(xiàn)性特性，模型需進(jìn)一步完善。