单双跨转子碰摩故障的动力学研究

发布时间：2020-09-10 07:57

　　 旋转机械通常是指含有回转运动部件的机械设备,主要包括汽轮机、发电机、电动机、航空发动机等。这些设备构成了人类社会生产活动最基本的设备之一。它们广泛地应用于电力、石化、冶金、机械、航空等各工业部门。随着科学技术的进步和现代工业的发展,旋转机械日益向大型化、高速化、集成化和自动化方向发展,这一过程极大地提高了生产力,加速了人类文明的进程。但是这些设备一旦发生故障,所造成的经济损失和社会危害也将十分严重。近些年来,由于旋转机械故障而引发的灾难性事故时有发生,为了满足工程实际对故障诊断的需要,有必要对带有故障的旋转机械从动力学方面进行深入的研究探讨。 本文主要研究了基于有限元理论的单双跨转子系统的碰摩故障。并且利用实验室中的现有设备做了相关实验。本文的工作主要表现在以下几个方面： (1)介绍了本文研究的目的和意义,给出了转子系统碰摩故障的国内外研究现状。 (2)介绍了有限元方法的基本理论,给出了转子系统临界转速计算的有限元法和瞬态响应计算的有限元法。 (3)介绍了转子系统动静件碰摩的基本理论,建立了单跨转子系统的力学模型和有限元模型。用非线性有限元方法研究了碰摩情况下转子系统的动力学特性,考察了碰摩参数变化对定点碰摩的影响,并分析了周期运动解析解的稳定性和分岔特性。 (4)建立了双跨转子系统的运动微分方程和有限元模型。通过MATLAB和ANSYS有限元分析软件,分别计算了该双跨转子系统的固有频率和相应的振型,并且验证了结果的正确性。在此基础上,根据碰摩间隙、碰摩刚度和摩擦系数的不同分别进行了仿真,对定点碰摩的幅值谱图和轴心轨迹图进行了分析。 (5)应用实验室的转子实验台、eZ-analyst V5.1.71采集测试分析系统和碰摩专用装置,对单跨转子系统的定点碰摩进行了实验研究,通过实验数据得到了相关的结论,证明了仿真结果的正确性。
【学位单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH165.3
【部分图文】：

3.3双盘转子系统动力学模型的建立3.3.1双盘转子系统的运动微分方程碰摩转子系统的动力学方程主要是指它的运动微分方程。对于如图3.1所示的双盘转子系统，其转轴是由两个圆柱轴承支承，转动角速度设为。。在右侧的转盘附近，由于安置的弹性杆而有可能发生定点碰摩。 111111111llllllll... 11111\\\lllll粉粉图3.1定点碰摩的双盘转子系统 F19.3.1Thedual一 diskrotorsystemwithrub一imPaetatfixedPoint只考虑转子系统的横向振动。两个转盘处的振动位移在垂直和水平两个方向上分别是y}，yZ，x，，xZ。两个转盘处的等效集中质量是m，，mZ，这时转轴本身可以视为无质量的弹性梁。假设在两个转盘处的偏心量分别为m】e:、mZeZ(假设没有相位差)。则转子系统的无量纲运动微分方程可以表示为如下形式:、.声月..二.，J百才产.、、l、tol少){乡!飞十「“】】“12))少】飞十{“】】‘12」!yl飞_{m】“】」l少2}「几}几2」{夕2}[凡

是等效阻尼系数，可以采用线性比例阻尼假设得到。3.3.2双盘转子系统的碰摩力模型双盘转子系统的定点碰摩模型如图3.2所示。只.只分别为碰摩力在垂直和水平方

相应的移动质量单元矩阵、转动质量单元矩阵、刚度单元矩阵、陀螺力矩矩阵形:2210131一312一13100一312一2210O4125400(221412000娜二巡4200156一2220O5413100一2224120O一131一312O131156一3102一221O54一1310O1562210，工，l八UL.7，J|连].八UCU|，矛‘2215456001300广lweleslteeeseeJes﨏leseses‘ee卫Jeeeseeeeleswewe.--lz--3l412310000八UCU一360O一31对吴0一363ZO一32一尸3lo4l20

本文编号：2815573