本申请涉及机械领域，特别涉及一种滑动轴承系统动力特性分析方法、装置、系统及一种可读存储介质。
背景技术：
和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载力高，抗震性好，工作平稳可靠，噪音小，寿命长等特点，广泛应用于低速，重载例如工程机械、海洋设备、水利工程、航空航天、铁路等领域。
一般来说，例如汽轮发电机组等大型旋转机械的转动部件是支撑在滑动轴承上，滑动轴承设置于基座上，基座位于地基上，基座动力特性对系统动力特性的影响较大。随着机组向大型化方向发展，基座刚度降低，基座固有频率甚至低于机组工作频率，出现了柔性基座，其对系统动力特性的影响进一步增大。以300mw、600mw和1000mw等大型汽轮发电机组为例，这些机组上低压缸和发电机基座振动普遍较大，甚至出现了基座振动大于轴振动的倒挂现象，基座影响不能忽略。
目前，研究基座对系统动力特性影响的常见方法有单自由度模型、三维实体建模法、模态试验法等方法，单自由度模型没有考虑垂直和水平两个方向上的刚度和阻尼耦合效应，只能用于分析基座最低阶振动模态对系统动力特性的影响；三维实体建模法受基座结构复杂性以及基座与地基之间接触状态难以准确描述等因素的影响，计算准确度不高，也无法反映基座的阻尼特性；模态试验法不考虑垂直和水平方向耦合影响，而且模态试验主要针对基座低阶模态进行。上述分析方法都是以传统的质量、刚度、阻尼模型作为基座动力特性，不能准确地反映基座动力特性。
因此，如何更为方便准确地反映基座动力特性，精准地分析基座对滑动轴承系统动力特性的影响，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现要素：
本申请的目的是提供一种滑动轴承系统动力特性分析方法，该方法能够实现在保证方便准确地反映基座动力特性的前提下实现精准地分析基座对滑动轴承系统动力特性的影响的目的；本申请的另一目的是提供一种滑动轴承系统动力特性分析装置、系统及一种可读存储介质，具有上述有益效果。
本申请提供一种滑动轴承系统动力特性分析方法，包括：
获取基座系统的频响函数矩阵作为所述基座系统的动力特性函数；
获取支撑在所述基座系统上的滑动轴承的动力特性系数；
根据所述滑动轴承的动力特性系数以及所述基座系统的频响函数矩阵对滑动轴承系统动力特性进行分析；其中，所述滑动轴承系统包括：转子、基座系统以及支撑在所述基座系统上的滑动轴承。
优选地，所述根据滑动轴承的动力特性系数以及所述基座系统的频响函数矩阵对滑动轴承系统动力特性进行分析包括：
根据所述滑动轴承的动力特性系数以及所述基座系统的频响函数矩阵获取等效支撑系统的等效动力特性系数；其中，所述等效支撑系统包括：基座系统以及支撑在所述基座系统上的滑动轴承；
根据所述等效支撑系统的等效动力特性系数对滑动轴承系统动力特性进行分析。
优选地，所述获取等效支撑系统的等效动力特性系数包括：获取等效支撑系统的刚度矩阵和阻尼矩阵。
优选地，所述等效支撑系统的刚度矩阵和阻尼矩阵的计算方法包括：
根据滑动轴承刚度矩阵以及阻尼矩阵计算作用在滑动轴承上的油膜力；
根据获取的所述基座系统的频响函数矩阵以及所述油膜力计算得到等效支撑系统的刚度矩阵和阻尼矩阵。
优选地，所述等效支撑系统的刚度矩阵具体为：
所述等效支撑系统的阻尼矩阵具体为：
其中，
优选地，所述基座系统的频响函数矩阵的计算方法包括：
获取对所述基座系统施加冲击力后分别在垂直和水平方向上所述基座系统的振动位移响应；
根据施加的冲击力以及对应的振动位移响应求取所述基座系统的频响函数矩阵。
本申请公开一种滑动轴承系统动力特性分析装置，包括：
基座动力特性获取单元，用于获取基座系统的频响函数矩阵作为所述基座系统的动力特性函数；
轴承动力特性获取单元，用于获取支撑在所述基座系统上的滑动轴承的动力特性系数；
系统动力特性分析单元，用于根据所述滑动轴承的动力特性系数以及所述基座系统的频响函数矩阵对滑动轴承系统动力特性进行分析；其中，所述滑动轴承系统包括：转子、基座系统以及支撑在所述基座系统上的滑动轴承。
优选地，所述系统动力特性分析单元包括：
支撑系统动力特性获取子单元，用于根据所述滑动轴承的动力特性系数以及所述基座系统的频响函数矩阵获取等效支撑系统的等效动力特性系数；其中，所述等效支撑系统包括：基座系统以及支撑在所述基座系统上的滑动轴承；
系统动力特性分析子单元，用于根据所述等效支撑系统的等效动力特性系数对滑动轴承系统动力特性进行分析。
本申请公开一种滑动轴承系统动力特性分析系统，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述滑动轴承系统动力特性分析方法的步骤。
本申请公开一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述滑动轴承系统动力特性分析方法的步骤。
为解决上述技术问题，本申请提供一种滑动轴承系统动力特性分析方法，通过获取基座系统的频响函数矩阵作为基座系统的动力特性函数，并获取所述基座系统上支撑的滑动轴承的动力特性系数，根据滑动轴承动力特性系数以及基座系统的频响函数可以对滑动轴承系统进行各方面的分析。其中，本申请提出以频响函数矩阵来表示基座动力特性，而不是以质量、刚度和阻尼系数等参数来表示基座动力特性，充分考虑了基座对系统动力特性的影响，以实测频响函数矩阵表示基座动力特性，不仅考虑了基座直接刚度作用，而且还同时考虑了基座阻尼作用以及交叉刚度和交叉阻尼的作用，没有对基座动力学特性作任何假设和修正，比传统模型对基座系统动力特性的分析方法更准确，从而实现了更为方便准确地反映基座动力特性，减少滑动轴承系统问题求解的复杂性的目的。
在本申请其它实施例中还公开了将转子—滑动轴承—基座系统简化为转子—等效支撑系统这一技术特征，这一手段考虑了基座对支撑系统动力特性的影响，降低了滑动轴承系统问题求解的复杂性，并可在等效支撑系统动力特性系数的基础上更为精准简便地分析基座对等效支撑系统动力特性的影响。
本申请还公开了一种滑动轴承系统动力特性分析装置、系统及一种可读存储介质，具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为传统的滑动轴承系统分析示意图；
图2为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的频响函数测试示意图；
图4为本申请实施例提供的滑动轴承系统进行动力特性分析示意图；
图5为本申请实施例提供的转子—等效支撑系统示意图；
图6为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析装置的结构框图；
图7为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析系统的结构框图；
图8为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析系统的结构示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种滑动轴承系统动力特性分析方法，该方法可以实现在保证在方便准确地反映基座动力特性的前提下实现精准地分析基座对滑动轴承系统动力特性的影响的目的；本申请的另一核心是提供一种滑动轴承系统动力特性分析装置、系统及一种可读存储介质，具有上述有益效果。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
滑动轴承坐落在基座上，基座坐落于地基上，滑动轴承和基座组成了滑动轴承—基座系统，支撑着转子。传统对滑动轴承系统的分析如图1所示，转子与基座之间的动力特性以及基座与地基之间的动力特性均通过刚度和阻尼来确定，这样的分析方法既复杂，又不能计算基座对系统动力特性的影响，建模准确率低，分析效果差。
请参考图2，图2为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析方法的流程图；该方法可以包括：
步骤s100、获取基座系统的频响函数矩阵作为基座系统的动力特性函数。
本申请提出以频响函数矩阵来表示基座动力特性，而不是以质量、刚度和阻尼系数来表示基座动力特性，该模型没有对基座动力学模型作任何假设和修正，而且可以考虑垂直和水平方向上的耦合效应影响，可以根据滑动轴承动力特性系数矩阵和基座系统频响函数矩阵求得等效支撑系统的等效动力特性系数矩阵。
计算频响函数矩阵的具体步骤在此不做限定，可参照现有技术，具体的，可以包括：
步骤一：获取对基座系统施加冲击力后分别在垂直和水平方向上基座系统的振动位移响应；
步骤二：根据施加的冲击力以及对应的振动位移响应求取基座系统的频响函数矩阵。
对基座系统施加冲击力的方向和大小不做限定，进行激振试验时不论是从何种方向施加的冲击力，均可以分解成对基座系统沿垂直和水平方向上的力，测试得到频响函数的示意图如图3所示，为对施加的效果进行分析，可以在基座系统的垂直和水平方向上，各布置1个振动位移传感器对施加外力后的基座系统的振动位移进行采集，测取外力作用下垂直和水平方向上的基座振动响应，冲击力信号和振动位移响应信号接入动态信号分析仪，进而求取基座系统垂直和水平方向上的频响函数矩阵h(ω)。
步骤s200、获取支撑在基座系统上的滑动轴承的动力特性系数。
计算滑动轴承动力特性系数的方法可参照现有技术，通过计算滑动轴承的刚度以及阻尼矩阵来实现，当然，动力特性系数还可以包括其它种类的数据，在此仅以较为常用的刚度和阻尼矩阵来计算动力特性系数为例进行介绍，其它均可参照本实施例的介绍。
步骤s300、根据滑动轴承的动力特性系数以及基座系统的频响函数矩阵对滑动轴承系统动力特性进行分析。
根据基座系统的频响函数矩阵以及滑动轴承的动力特性系数可以进一步对由转子、滑动轴承以及基座系统组成的滑动轴承系统进行分析，在此对具体的分析过程不做限定，可以根据需要的数据类型自行设定，在此不再赘述。
通过上述步骤对滑动轴承系统进行动力特性分析的示意图如图4所示，将通过基座系统的刚度和阻尼矩阵作为动力特性转换为通过频响函数作为基座系统的动力特性进行分析可以在大大简化计算过程的同时增加模型的精度。
基于上述技术方案，本申请实施例所提供的滑动轴承系统动力特性分析方法，通过获取基座系统的频响函数矩阵作为基座系统的动力特性系数，并获取基座系统对应的滑动轴承的动力特性系数，根据滑动轴承动力特性系数以及基座系统的频响函数矩阵可以对滑动轴承系统进行各方面的分析。其中，本申请提出以频响函数矩阵来表示基座动力特性，而不是以质量、刚度和阻尼系数等参数来表示基座动力特性，充分考虑了基座对系统动力特性的影响，以实测频响函数矩阵表示基座动力特性，不仅考虑了基座直接刚度作用，而且还同时考虑了基座阻尼作用以及交叉刚度和交叉阻尼的作用，没有对基座动力学特性作任何假设和修正，比传统模型对滑动轴承系统的分析方法更准确，从而实现了更为方便准确地反映基座动力特性，减少滑动轴承系统问题求解的复杂性的目的。
基于上述实施例，旋转机械的转动部件支撑在滑动轴承上，滑动轴承位于基座上，基座位于地基上，基座动力特性对系统动力特性的影响较大。随着机组向大型化方向发展，基座刚度降低，基座固有频率甚至低于机组工作频率，出现了柔性基座，其对系统动力特性的影响进一步增大。基座刚度大时，基座振动小于轴振动；基座刚度小时，则基座振动较大。
基座刚度大时，可以忽略基座影响，将旋转机械看作是由转子—滑动轴承所组成的系统，滑动轴承直接位于地基上。基座刚度小时，基座振动大，必须将汽轮发电机组等大型旋转机械看作是由转子—滑动轴承—基座所组成的复杂系统，基座影响不能忽略。基座刚度大时，动力学分析可将机组视为转子—滑动轴承组成的系统；基座刚度小时，机组必须被视为转子—滑动轴承—基座组成的系统。上述2个模型中，转子部分是相同的，不同点在于支撑部分，基座的存在改变了支撑系统动力特性。传统转子—滑动轴承—基座模型主要考虑基座对转子振动的影响，没有考虑基座对支撑系统动力特性的影响。本申请针对基座对系统动力特性的影响，提出一种基于频响函数的滑动轴承—基座系统等效动力特性系数计算方法，如图5所示，将转子—滑动轴承—基座系统简化为转子—等效支撑系统，通过计算得到等效支撑系统的等效动力特性系数来对滑动轴承系统进行分析，可以大大减少问题求解的复杂性。
优选地根据滑动轴承的动力特性系数以及基座系统的频响函数矩阵对滑动轴承系统动力特性进行分析可以包括：
根据滑动轴承的动力特性系数以及基座系统的频响函数矩阵获取等效支撑系统的等效动力特性系数；其中，等效支撑系统包括：基座系统以及支撑在基座系统上的滑动轴承；
根据等效支撑系统的等效动力特性系数对滑动轴承系统动力特性进行分析。
与上述对滑动轴承的动力特性系数的分析类似，对滑动轴承系统的等效动力特性系数的分析以计算滑动轴承系统的刚度矩阵以及阻尼矩阵为例，其它均可参照本实施例的介绍。
将基座系统与滑动轴承视作一个整体，即等效支撑系统，通过等效支撑系统对滑动轴承系统的计算分析过程如下：
根据滑动轴承刚度矩阵以及阻尼矩阵计算作用在滑动轴承上的油膜力；
根据获取的基座系统的频响函数矩阵以及油膜力计算得到等效支撑系统的刚度矩阵和阻尼矩阵。
具体地，在以基座系统的频响函数作为其动力特性的基础上将转子—滑动轴承—基座系统简化为转子—等效支撑系统的具体计算过程可以为：
假设已经计算得出的基座系统垂直和水平方向上的频响函数矩阵为h(ω)；记滑动轴承刚度矩阵和阻尼矩阵分别为k,c，谐波激励力频率为ω，作用在滑动轴承上的油膜力fx,fy为：
式中，kxx,kyy为滑动轴承水平和垂直方向上的直接刚度系数，kxy,kyx为水平和垂直方向上的交叉刚度系数，cxx,cyy为水平和垂直方向上的直接阻尼系数，cxy,cyx为水平和垂直方向上的交叉阻尼系数，x1,y1为滑动轴承轴颈绝对位移，x2,y2为基座位移。
对于基座而言，
式中，hxx,hyy为基座在水平和垂直方向上的直接频响函数，hxy,hyx为基座在水平和垂直方向上的交叉频响函数。外界谐波激励下的力和振动响应可以表示为：
式中，fx,y为水平和垂直方向上激励力幅值，x1,y1,x2,y2为轴颈和基础系统振动响应幅值，ω为外界激励力频率。将公式3和公式1代入公式2可得：
重组后，得到：
式中，
将公式3代入公式1，可得：
将公式5代入公式6，可得：
等效支撑系统的等效刚度和阻尼矩阵可以写为：
比较公式7和公式8可知都等效支撑系统的刚度和阻尼矩阵分别为：
式中，
需要说明的是，上述计算得到的等效支撑系统的刚度和阻尼矩阵的公式仅为本申请提供的等效支撑系统动力特性系数的其中一种表现形式，在此仅以通过上述过程得到上述等效支撑系统的刚度和阻尼矩阵为例进行介绍，其它算法以及动力特性系数的表现形式均可参照上述介绍。
本申请提供的滑动轴承系统动力特性分析方法可以更为方便准确地反映基座动力特性，而且考虑了基座对支撑系统动力特性的影响，降低了滑动轴承系统问题求解的复杂性，并可在等效支撑系统动力特性系数的基础上更为精准简便地分析基座对等效支撑系统动力特性的影响。
下面对本申请提供的滑动轴承系统动力特性分析装置进行介绍，请参考图6，图6为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析装置的结构框图；该装置可以包括：基座动力特性获取单元100、轴承动力特性获取单元200以及系统动力特性分析单元300。
其中，基座动力特性获取单元100主要用于获取基座系统的频响函数矩阵作为动力特性系数；
轴承动力特性获取单元200主要用于获取基座系统对应的滑动轴承的动力特性系数；
系统动力特性分析单元300主要用于根据滑动轴承的动力特性系数以及基座系统的频响函数矩阵对滑动轴承系统动力特性进行分析；其中，滑动轴承系统包括：转子、基座系统以及基座系统对应的滑动轴承。
本申请提供的滑动轴承系统动力特性分析装置可以更为方便准确地反映基座动力特性，并可在等效支撑系统动力特性系数的基础上更为精准简便地分析基座对等效支撑系统动力特性的影响。
其中，优选地，本申请提供的系统动力特性分析单元可以进一步包括支撑系统动力特性获取子单元以及系统动力特性分析子单元。
支撑系统动力特性获取子单元主要用于根据滑动轴承的动力特性系数以及基座系统的频响函数矩阵获取等效支撑系统的等效动力特性系数；其中，等效支撑系统包括：基座系统以及支撑在基座系统上的滑动轴承；
系统动力特性分析子单元主要用于根据等效支撑系统的等效动力特性系数对滑动轴承系统动力特性进行分析。
优选地，支撑系统动力特性获取子单元可以进一步包括支撑系统刚度获取子单元以及支撑系统阻尼获取子单元。
其中，支撑系统刚度获取子单元主要用于获取等效支撑系统的刚度矩阵；支撑系统阻尼获取子单元主要用于获取等效支撑系统的阻尼矩阵。具体地，支撑系统刚度获取子单元以及支撑系统阻尼获取子单元分别可以用于根据滑动轴承刚度矩阵以及阻尼矩阵计算作用在滑动轴承上的油膜力；根据获取的基座系统的频响函数矩阵以及油膜力计算得到等效支撑系统的刚度矩阵和阻尼矩阵。
优选地，本申请提供的基座动力特性获取单元100具体可以用于获取对基座系统施加冲击力后分别在垂直和水平方向上基座系统的振动位移响应；根据施加的冲击力以及对应的振动位移响应求取基座系统的频响函数矩阵。
需要说明的是，本申请具体实施方式中的滑动轴承系统动力特性分析装置中的各个单元，其工作过程请参考滑动轴承系统动力特性分析方法对应的具体实施方式，在此不再赘述。
下面对本申请提供的滑动轴承系统动力特性分析系统进行介绍，具体对滑动轴承系统动力特性分析系统的介绍可参照上述滑动轴承系统动力特性分析方法的步骤，图7为本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析系统的结构框图；该系统可以包括：
存储器700，用于存储计算机程序；
处理器800，用于执行计算机程序时实现滑动轴承系统动力特性分析方法的步骤。
请参考图8，本申请实施例提供的滑动轴承系统动力特性分析系统的结构示意图，该分析系统可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(centralprocessingunits，cpu)322(例如，一个或一个以上处理器)和存储器332，一个或一个以上存储应用程序342或数据344的存储介质330(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器332和存储介质330可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质330的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对数据处理设备中的一系列指令操作。更进一步地，中央处理器322可以设置为与存储介质330通信，在分析系统301上执行存储介质330中的一系列指令操作。
分析系统301还可以包括一个或一个以上电源326，一个或一个以上有线或无线网络接口350，一个或一个以上输入输出接口358，和/或，一个或一个以上操作系统341，例如windowsservertm，macosxtm，unixtm,linuxtm，freebsdtm等等。
上面所描述的滑动轴承系统动力特性分析方法中的步骤可以由滑动轴承系统动力特性分析系统的结构实现。
下面对本申请实施例提供的可读存储介质进行介绍，下文描述的可读存储介质与上文描述的滑动轴承系统动力特性分析方法可相互对应参照。
本申请公开的一种可读存储介质，其上存储有程序，程序被处理器执行时实现滑动轴承系统动力特性分析方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置，设备，存储介质和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，系统，存储介质和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个移动终端中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台移动终端(可以是手机，或者平板电脑等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、终端或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的滑动轴承系统动力特性分析方法、装置、系统及可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。