基于整体式弹性环阻尼支承的转子振动控制及管道减振研究

发布时间：2020-07-16 14:32

【摘要】：在航空航天、石油石化领域,现代旋转机械转子朝着高速、大功率的方向发展。对于工作转速在临界转速之上的柔性转子,转子在启停过程中过临界,或者受到其它激振力时,容易出现振动过大,甚至失稳。尤其对于航空发动机中的双转子结构,转子振动问题更加突出。另外石油化工设备及管道振动问题也一直是阻碍企业安全生产的重要因素。针对转子过临界振动和故障振动问题,本文设计了新型整体式弹性环挤压油膜阻尼器(Integral Elastic Ring Squeeze Film Damper 简称 IERSFD,又被称为整体式弹性环阻尼支承)和磁流变整体式弹性环挤压油膜阻尼器(Magnetorheological Integral Elastic Ring Squeeze Film Damper 简称MIERSFD,又被称为磁流变整体式弹性环阻尼支承)。本文将IERSFD应用于Jeffcott转子及双转子支承,进行转子过临界振动控制的减振效果实验研究;将MIERSFD应用于四盘转子,进行基于NI控制的转子过临界振动抑制实验;同时进行了 IERSFD抑制Jeffcott转子不对中故障的实验;实验对比了两种双转子动平衡方法;对圆孔阻尼密封抑制流体激振进行了实验分析;对粘滞阻尼技术应用于石化设备管道减振进行了研究。本文的主要研究内容如下:(1)基于降低支承刚度,增加支承阻尼,降低转子过临界振动的原理,开发设计了整体式弹性环阻尼支承(IERSFD)和磁流变整体式弹性阻尼支承(MIERSFD),构建减振力学模型,并用有限元软件计算分析影响IERSFD刚度的因素。(2)搭建Jeffcott转子实验台,进行刚性支承和IERSFD做支承时转子过临界振动对比实验,研究IERSFD使用不同粘度阻尼液对转子过临界振动的影响规律,并进行IERSFD对转子不对中故障的抑制实验。(3)搭建模拟航空发动机的涡轮高压压气机转子实验台,进行MIERSFD通入不同电流时,半主动控制转子过临界振动的实验。(4)搭建双转子实验台,研究双转子振动特性,进行了双转子动平衡实验,研究不同平衡方法对转子过临界振动的影响;并将IERSFD应用于双转子,进行双转子过临界减振实验。(5)对于圆孔阻尼密封应用于高速涡轮泵,抑制流体激振,进行了实验数据分析和总结。考察了新疆某煤化工企业,针对MTO煤基制烯烃装置中的急冷塔进塔管线振动问题,通过振动分析与减振模拟,设计了减振方案,实施方案后解决了振动问题。针对山东潍坊某石化企业的重交沥青装置中的换热器至闪蒸塔管线振动问题,提出了粘滞性阻尼减振方案,减振改造后,振动降低87%,效果明显。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH113
【图文】：

筒铣出很多长形孔而形成，因为笼条的转接圆弧较小，工作时产生较大应力集中，造逡逑成疲劳强度较差；拉杆式的笼条是单独加工成的圆钢，转接圆弧较大，避免较大应力逡逑集中［９］。贝斯发动机的高压涡轮后支点采用的鼠笼弹支如图１－１所示。逡逑图１－１鼠笼式弹支结构［９１逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｓｑｕｉｒｒｅｌ邋ｃａｇｅ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｓｕｐｐｏｒｔ１９１逡逑１－轴承机匣；２－弹支；３－限制器逡逑为了减小鼠笼式弹性支承轴向长度，设计了折回式悬臂鼠笼弹性支承，它是由加逡逑工的内外鼠笼式套筒在一段钎焊而成［９］，其结构如图１－２所示。逡逑６逡逑

逡逑图１－２折回式鼠笼弹性支承［９］逡逑Ｆｉｇ．１－２邋Ｒｅｔｏｒｔ邋ｔｙｐｅ邋ｓｑｕｉｒｒｅｌ邋ｃａｇｅ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｓｕｐｐｏｒｔ１９１逡逑卜鼠笼外套同；２－限制器；３－轴承；４－鼠笼内环；５－转子轴逡逑钢环式弹性支承属于径向型结构，分为单环和多环式，图１－３所示为罗罗公司威逡逑派尔发动机转子用单环钢环式弹性支承，外环的ＡＢＣＤ四个凸起与机匣钢套配合，外逡逑环ＥＦＧＨ四个凸起用作限制器，内环ＩＪＫＬ四个凸起与轴承外环配合，ＩＪＫＬ凸起表面逡逑形成的圆与ＥＦＧＨ凸起表面形成的圆同心，ＡＢＣＤ凸起表面形成的圆圆心偏下，转子逡逑在重力下三圆心重合［９］。逡逑０逡逑图１－３钢环式弹性支承［４１］逡逑Ｆｉｇ．１－３邋Ｓｔｅｅｌ邋ｒｉｎｇ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｓｕｐｐｏｒｔ［４１］逡逑钢环式弹支与轴承座或变形限制器之间存在一定的配合间隙，钢环被凸台分割成逡逑ｍ个圆弧段时，只有（ｍ／２）－ｌ个环段受力，当受到过大载荷时，环段可能与轴承座或变逡逑形限制器碰触，引起刚度突变［９，３５］。逡逑挤压油膜阻尼器通常与弹性支承配合使用

Ｆｉｇ．１－２邋Ｒｅｔｏｒｔ邋ｔｙｐｅ邋ｓｑｕｉｒｒｅｌ邋ｃａｇｅ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｓｕｐｐｏｒｔ１９１逡逑卜鼠笼外套同；２－限制器；３－轴承；４－鼠笼内环；５－转子轴逡逑钢环式弹性支承属于径向型结构，分为单环和多环式，图１－３所示为罗罗公司威逡逑派尔发动机转子用单环钢环式弹性支承，外环的ＡＢＣＤ四个凸起与机匣钢套配合，外逡逑环ＥＦＧＨ四个凸起用作限制器，内环ＩＪＫＬ四个凸起与轴承外环配合，ＩＪＫＬ凸起表面逡逑形成的圆与ＥＦＧＨ凸起表面形成的圆同心，ＡＢＣＤ凸起表面形成的圆圆心偏下，转子逡逑在重力下三圆心重合［９］。逡逑０逡逑图１－３钢环式弹性支承［４１］逡逑Ｆｉｇ．１－３邋Ｓｔｅｅｌ邋ｒｉｎｇ邋ｅｌａｓｔｉｃ邋ｓｕｐｐｏｒｔ［４１］逡逑钢环式弹支与轴承座或变形限制器之间存在一定的配合间隙，钢环被凸台分割成逡逑ｍ个圆弧段时，只有（ｍ／２）－ｌ个环段受力，当受到过大载荷时，环段可能与轴承座或变逡逑形限制器碰触，引起刚度突变［９，３５］。逡逑挤压油膜阻尼器通常与弹性支承配合使用，而将两者性能结合起来，开发阻尼弹逡逑性支承是发展方向［３６］。目前挤压油膜阻尼器主要有以下几类：逡逑传统ＳＦＤ。传统的ＳＦＤ结构比较简单

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄秀金;何立东;邢健;王锎;;变频调谐质量阻尼器在线控制转子振动的应用研究[J];振动工程学报;2015年05期

2 李兵;程定春;江志敏;;弹性环式挤压油膜阻尼器-转子系统动力特性试验研究[J];燃气涡轮试验与研究;2015年04期

3 李全坤;廖明夫;蒋云帆;;双转子不对中故障振动特性分析[J];机械科学与技术;2014年12期

4 钱伯章;;陕西延长石油集团MTO联合装置一次投产成功[J];石油炼制与化工;2014年09期

5 杨冬;;核岛重要设备和管道液压阻尼器的结构及维护[J];中国核电;2014年01期

6 胡朋;何立东;张震坤;吕成龙;;基于阻尼减振技术的热电厂减温减压器管道研究[J];机电工程;2014年01期

7 田野;孙岩桦;丁成伟;杨利花;虞烈;;不同支撑和转子装配方式的高速电机临界转速分析[J];振动与冲击;2013年08期

8 袁立方;;基于CAESARⅡ的大拉杆横向型波纹补偿器在供热管道设计中的应用分析[J];轻工科技;2013年01期

9 刘勇;文立华;;弹性环式柔性支撑有限元分析及结构参数选择[J];机械科学与技术;2012年11期

10 窦唯;吴乃军;刘占生;;高速转子系统油膜涡动动力学特性及其影响因素[J];噪声与振动控制;2012年05期

相关会议论文 前4条

1 方明宇;朱惠红;陈静伟;郭朝;;直管压力平衡复式拉杆型补偿器[A];第十三届全国膨胀节学术会议论文集——膨胀节技术进展[C];2014年

2 邓旺群;王毅;王桢;;对转发动机低压转子高速动平衡试验技术研究[A];第十五届中国科协年会第13分会场：航空发动机设计、制造与应用技术研讨会论文集[C];2013年

3 徐方程;刘占生;;鼠笼弹性支承静刚度试验研究[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年

4 邓旺群;舒斯荣;刘洪忠;;对转子发动机模拟低压转子高速动平衡试验研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年

相关硕士学位论文 前6条

1 冯浩然;管道减振技术及基于动力吸振器的转子振动控制研究[D];北京化工大学;2017年

2 杨秀峰;转子磁流变阻尼及管道阻尼减振技术研究[D];北京化工大学;2016年

3 李杰;机动飞行条件下航空发动机双转子动力学特性分析[D];天津大学;2016年

4 吕江;管道及旋转机械减振技术研究[D];北京化工大学;2015年

5 刘广超;含典型故障的双转子系统动力学特性研究[D];东北大学;2012年

6 苏春峰;弹性环式挤压油膜阻尼器动力特性研究[D];沈阳航空工业学院;2009年

本文编号：2758122