定常扭矩激励下转子系统动力学与摩擦学研究

发布时间：2017-03-26 05:16

  本文关键词：定常扭矩激励下转子系统动力学与摩擦学研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转机械是电力、石油、化工、冶金等行业中的关键设备,作为旋转机械核心部件的转子系统,其安全、可靠、稳定运行至关重要,它直接影响旋转机械的性能。旋转机械在运行过程中由于负载的变化,会使转子系统受到扭矩激励作用。扭矩激励使转子系统的动力学特性与摩擦学特性发生变化,研究扭矩激励下转子系统的动力学特性与摩擦学特性对转子系统的设计制造、在线监测及故障诊断具有重要意义。论文首先研究扭矩激励下转子系统的弯曲振动和轴承载荷的关系。针对某一单跨转子试验台,建立其数学模型,将转子系统定常扭矩激励前后的轴承载荷代入该模型,仿真得到转轴中心的弯曲振动信号。通过与试验所测得的振动信号进行对比,进一步验证定常扭矩激励下转子系统弯曲振动和轴承载荷的对应关系。利用动力学软件ADAMS分析定常扭矩激励对刚性体转子和弹性体转子动力学行为的影响,分别建立刚性体转子模型和弹性体转子模型并进行动力学仿真。通过对仿真结果的对比分析,探究转轴的弹性对定常扭矩激励下转轴弯曲振动变化的影响。通过ADAMS与MATLAB联合仿真对定常扭矩激励下转子系统进行了动力学与摩擦学耦合分析,耦合分析结果表明转子受到定常扭矩激励后转轴振动位移幅值变小,平衡位置向下偏移,轴心轨迹收缩,偏心率增大,油膜压力增大,轴承载荷增大,与转子试验台受到定常扭矩激励后的试验现象相符。对比动力学仿真与耦合仿真结果,发现定常扭矩激励下转子系统动力学行为与摩擦学行为彼此间相互影响,相互促进,存在着强耦合作用。设计了转子试验台,在该试验台上可以进行不同类型、不同数值扭矩加载试验以及故障模拟,该试验台安装了多种传感器,可以用来监测不同工况下转子系统动力学状态。另外,该试验台可以方便地进行油液取样,为通过铁谱技术研究不同工况对转子系统摩擦磨损的影响提供了条件。
【关键词】：转子系统 定常扭矩 轴承载荷 弯曲振动 耦合分析
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 扭矩激励下转子系统响应特性11-13
• 1.2.2 转子系统动力学与摩擦学耦合研究13-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 第二章 定常扭矩激励下转子系统轴承载荷与弯曲振动研究16-34
• 2.1 引言16
• 2.2 轴承载荷测量16-18
• 2.3 滑动轴承非线性油膜力18-22
• 2.4 转子系统数学模型22-24
• 2.5 转子系统数值仿真24-29
• 2.5.1 MATLAB/Simulink简介24-25
• 2.5.2 Simulink转子系统模型25
• 2.5.3 定常扭矩激励仿真25-27
• 2.5.4 仿真结果分析27-29
• 2.6 试验验证29-32
• 2.6.1 试验方案29-30
• 2.6.2 试验过程30
• 2.6.3 试验结果30-32
• 2.7 小结32-34
• 第三章 定常扭矩激励下转子系统多体动力学仿真34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 转子系统三维模型34-36
• 3.2.1 UG软件简介34
• 3.2.2 三维模型的建立34-36
• 3.3 转子系统动力学模型36-38
• 3.3.1 ADAMS软件简介36
• 3.3.2 转子系统动力学模型36-38
• 3.4 转子系统多体动力学仿真38-44
• 3.4.1 ADAMS多体动力学38-39
• 3.4.2 转子系统刚性体仿真分析39-41
• 3.4.3 转子系统弹性体仿真分析41-44
• 3.4.4 仿真结果比较44
• 3.5 小结44-46
• 第四章 定常扭矩激励下转子系统动力学与摩擦学耦合分析46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 有限宽径向轴承油膜力46-50
• 4.2.1 流体动压润滑46-49
• 4.2.2 有限宽径向轴承非线性油膜力49-50
• 4.3 ADAMS与MATLAB联合仿真模型50-54
• 4.3.1 ADAMS/Controls模块50-51
• 4.3.2 ADAMS与MATLAB联合仿真模型51-54
• 4.4 ADAMS与MATLAB联合仿真分析54-61
• 4.4.1 扭矩激励下转子系统动力学分析54-56
• 4.4.2 扭矩激励下转子系统摩擦学分析56-60
• 4.4.3 扭矩激励下转子系统耦合分析60-61
• 4.5 小结61-62
• 第五章 转子试验台设计62-80
• 5.1 引言62
• 5.2 方案设计62
• 5.3 功能模块设计62-70
• 5.3.1 机械模块62-63
• 5.3.2 变频调速模块63
• 5.3.3 扭矩加载模块63-66
• 5.3.4 润滑模块66-67
• 5.3.5 测试模块67-70
• 5.4 结构设计70-73
• 5.4.1 转子结构设计70-71
• 5.4.2 轴承结构设计71-73
• 5.5 动力学分析73-75
• 5.5.1 转子系统挠度73
• 5.5.2 临界转速计算73-75
• 5.6 零部件加工75-76
• 5.7 试验系统简介76-78
• 5.8 小结78-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 主要结论80
• 6.2 进一步工作展望80-82
• 参考文献82-86
• 致谢86-88
• 攻读学位期间发表的学术论文目录88

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王兆鲁,王志刚,郭书彪;扭矩静、动态标定试验台建设技术方案[J];车辆与动力技术;2004年01期

2 王刚;张翔宇;颜乃鹏;龚迎昆;;加偶方式在扭矩标准装置中的应用研究[J];中国计量;2013年09期

3 邓大智,周应智,沈治忠,杨仁义;瞬时扭矩微机测量的探讨[J];重庆大学学报(自然科学版);1985年03期

4 大东俊一;小野┮焕

本文编号：268325