针对高速动静压气体轴承气膜的复杂非线性动力学行为,搭建半球面螺旋槽动静压气体轴承转子试验台,以试验数据为基础,结合小扰动理论,对系统动态特性进行线性化分析,建立轴承转子系统动力学和运动学模型,构建基于振动数据的瞬态刚度阻尼计算方法,结合滑动平均法分析不同转速情况下转子偏心量、供气压力对轴承动态特性系数的影响规律。结果表明随着偏心量的增大气膜刚度和阻尼均有不同程度的增加;随着转速升高刚度持续增大,在31000r/min时先减小后趋于稳定、阻尼则呈线性增大趋势;随着供气压力的增大气膜刚度增大,阻尼则先升高后趋于稳定;供气压力在0.6MPa,偏心量为52μm,转速设定为31000r/min时可以保证较大刚度和阻尼,同时具有良好的稳定性。

基于气体轴承-转子系统的非线性响应,搭建气体轴承-转子系统振动测试试验台。结合时域图、频谱图和轴心轨迹图分析气体轴承-转子系统升速过程中运行状态的发展变化情况,研究系统运行过程中的非线性振动特性。分析不同供气压力对振型、振幅、频率、轴心轨迹和稳定性的影响,提出稳定性控制方法。结果表明调整动静压气体轴承供气压力,能够改变系统的动态特性,有效提高系统的固有频率,改善低频振动与固有频率耦合效应,提高转子失稳转速,推迟振荡失稳的产生,限制气膜振荡的幅值,能够有效的提高轴承-转子系统运行稳定性。

为提高密封箱室泄漏率的检测效率以及减少人工计算的误差干扰,根据密封箱室的设计原则和检验方法,设计了基于PLC和WinCC触摸屏的密封箱室泄漏率自动检测系统。系统以西门子S7-200 SMART作为控制核心,以SMART 700 IE V3作为上位机实现人机交互,以PLC程序的方式顺序控制含氧法与压力变化法的控制逻辑,在保证测量精度以及检测效率的基础上节省了大量的人工成本。实验结果表明,该控制系统能很好地使用含氧法和压力变化法完成对箱体泄漏率的检测,具有较高的实用性。