双盘转静系统轴向摩擦振动：计算与特征分析

双盘转-静系统的轴向摩擦振动是一种在实际工程中常见的旋转机械问题，特别是在汽轮机、航空发动机等高精度设备中，轴向间隙过小可能导致动、静组件间的接触，引发严重的振动和磨损问题。本文由张昆鹏和丁千两位学者合作，以天津大学力学系为背景进行研究。 研究者运用了弯曲变形和微小角位移矢量合成理论，成功推导出了圆盘与封严圈之间轴向碰撞力和摩擦力的精确计算公式。他们关注的重点是力矩平衡，将轴向碰撞力转化为作用于盘心的横向力，这样就构建了一个考虑轴向摩擦影响的单跨双盘转子-静子的弯扭耦合振动模型。这个模型对于理解和预测实际设备的动态行为至关重要。 通过数值计算方法，研究人员深入分析了轴向摩擦对转子运动的影响，包括系统响应随转速变化的分岔图、不同间隙和摩擦条件下的轴心轨迹、相图、幅值谱以及Poincaré映射等。他们的研究表明，轴向摩擦不仅会引起多周期和混沌的横向振动，而且圆盘的扭转运动可以作为判断轴向摩擦严重程度的重要指标。 轴向摩擦对转子稳定性和性能有着显著影响，它可能引发振动加剧、材料磨损、轴轴永久性热弯曲甚至设备损坏。以往的研究主要集中在径向摩擦，而本文则拓展了研究视野，特别关注了轴向摩擦这一重要的但常常被忽视的问题。作者们的工作不仅深化了我们对轴向碰摩现象的理解，也为实际旋转机械的设计和故障诊断提供了宝贵的参考依据。 这篇首发论文通过对双盘转-静系统的轴向摩擦振动的深入研究，填补了现有文献在这方面的空白，为提高旋转机械的可靠性和稳定性提供了理论支持，对于提升相关行业的技术水平具有重要意义。