离心泵转子系统动力学性能分析及软件开发

发布时间：2017-04-24 10:12

  本文关键词：离心泵转子系统动力学性能分析及软件开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着国家现代化发展和国防需求的不断增强,以发动机为代表的旋转机械引起了越来越多的重视。旋转机械广泛应用于航空航天、船舶、国防和农业等领域,并且向着高速化、轻型化和大功率化等趋势发展,其运动稳定性直接影响到整个机器的安全与性能。转子系统作为旋转机械的核心部件,其动力学的研究成为必然。船用泵作为常见旋转机械的一种,其振动特性直接影响到舰船的隐身性能、液体系统的可靠性和船员的生活环境。本文以某船用二级离心泵转子系统为研究对象,探讨了转子系统动力学性能分析中的相关关键技术,主要研究内容如下:(1)结合流体润滑雷诺方程,利用有限差分法和压力扰动法求解了滑动轴承的动特性系数,同时总结了经典滚动轴承动特性系数公式计算支撑刚度,为转子系统动力学分析提供辅助参数。(2)以传递矩阵法为基础,利用MATLAB工具编程,探讨了转子系统动力学的研究方法。计算了离心泵转子系统的临界转速和不平衡响应,并揭示不同不平衡量下转子响应规律。同时研究不同结构参数对临界转速的影响规律,为结构优化提供指导。(3)对离心泵转子系统进行有限元建模,充分考虑轴承弹性支撑效应和转子陀螺效应的影响,利用ANSYS对转子系统进行模态分析、临界转速分析、不平衡响应分析和瞬态动力学分析,并将其与传递矩阵法计算的结果进行对比,发现结果一致,误差值较小,验证了两种分析方法的正确性,为转子动力学的研究和减振降噪提供指导。分析结果表明,本转子系统在工作转速下不会产生共振,不平衡响应较小,在匀加速状态和冲击载荷作用下,都不会产生较大响应和碰擦,系统安全可靠。(4)为实现智能化、人性化、高效化发展的需求,借助MATCOM工具,利用VC/MFC和MATLAB进行混合编程,开发了轴承动特性系数计算软件和转子系统动力学性能分析软件,摒弃了传统的人工计算,实现了计算机辅助分析。该软件脱离了MATLAB环境,界面友好,适用性强,提高了转子系统的设计效率,保证转子系统的稳定性与安全性,具有较高的实用价值。
【关键词】：转子系统 动力学 传递矩阵法 混合编程
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH311
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 课题的理论意义与实用价值13-15
• 1.2 课题的国内外研究现状15-19
• 1.2.1 轴承动力学特性的研究现状15-17
• 1.2.2 转子系统动力学的研究现状17-19
• 1.2.3 转子系统动力学分析平台的研究现状19
• 1.3 课题来源及本文主要研究内容19-20
• 1.4 本章小结20-21
• 第2章 轴承转子动力学理论21-38
• 2.1 轴承动特性分析21-28
• 2.1.1 滑动轴承动特性22-27
• 2.1.2 滚动轴承动特性27-28
• 2.2 转子动力学分析28-33
• 2.2.1 转子参数等效28-30
• 2.2.2 典型单元传递矩阵30-33
• 2.3 临界转速及振型分析33-35
• 2.4 不平衡响应分析35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 基于传递矩阵法的离心泵转子系统动力学分析与优化38-50
• 3.1 MATLAB在转子动力学中的应用38
• 3.2 离心泵转子系统动力学分析38-46
• 3.2.1 转子系统模型的建立39-40
• 3.2.2 离心泵转子系统临界转速及振型分析40-41
• 3.2.3 离心泵转子系统不平衡响应分析41-46
• 3.3 基于临界转速的结构优化46-49
• 3.3.1 支撑刚度46-47
• 3.3.2 支撑位置47-48
• 3.3.3 轴段参数48-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 基于ANSYS的离心泵转子系统动力学性能分析50-64
• 4.1 ANSYS转子动力学基础50-51
• 4.2 转子系统有限元模型的建立51-53
• 4.2.1 转子系统实体建模51
• 4.2.2 单元选择51-53
• 4.2.3 材料与约束加载53
• 4.3 转子系统临界转速分析53-56
• 4.4 转子系统不平衡激励下的谐响应分析56-57
• 4.5 转子系统瞬态动力学分析57-63
• 4.5.1 匀加速启动57-59
• 4.5.2 冲击载荷作用59-63
• 4.6 本章小结63-64
• 第5章 基于混合编程的转子系统动力学分析软件的开发64-77
• 5.1 开发平台简介64-66
• 5.1.1 开发平台的选择64
• 5.1.2 接.技术64-66
• 5.2 混合编程的实现66-71
• 5.2.1 MATLAB程序的实现66-67
• 5.2.2 MATCOM工具的应用67-68
• 5.2.3 VC++/MFC编程实现68-71
• 5.3 软件的模块划分及界面设计71-73
• 5.3.1 轴承动特性系数计算软件71
• 5.3.2 转子系统动力学性能分析软件71-73
• 5.4 软件实例应用73-76
• 5.4.1 临界转速模块74
• 5.4.2 节点不平衡响应模块74-75
• 5.4.3 全转子定转速不平衡响应模块75-76
• 5.5 本章小结76-77
• 总结与展望77-79
• 总结77-78
• 展望78-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表的学术论文83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 李娜;王彦伟;王书亭;;基于球轴承刚度计算的电主轴结构分析与优化[J];机械设计与制造;2011年08期

2 姚熊亮;孙士丽;陈玉;;高频动载轴承内油膜压力特性[J];机械工程学报;2010年17期

3 王宁;梁智权;;转子系统固有频率的传递矩阵计算方法及其MATLAB实现[J];四川理工学院学报(自然科学版);2006年02期

  本文关键词：离心泵转子系统动力学性能分析及软件开发，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：324000