基于粘滞阻尼器和调谐质量阻尼器的转子系统振动控制研究

发布时间：2017-04-29 19:13

  本文关键词：基于粘滞阻尼器和调谐质量阻尼器的转子系统振动控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转子是大型旋转机械的核心部件。在运转过程中,机器可能由于不平衡、碰摩、不对中、油膜涡动等故障引起不同程度的振动。而如何采取有效措施降低转子系统的振动,已成为控制旋转机械振动的热点问题。本文在传统的阻尼减振技术基础上,研究设计了一种具有高效减振效果的新型剪切式粘滞阻尼器,并引入到转子系统中对不同故障引起的振动进行被动控制研究。在被动阻尼减振研究基础上,针对转子不平衡下的高频振动,设计了半主动调谐质量阻尼器(STMD)对转子系统振动进行在线控制研究。其主要研究内容如下：(1)理论分析了粘滞性阻尼器的减振特性,并建立了本文所设计的用于转子的新型剪切式粘滞阻尼器的力学模型。(2)探讨粘滞阻尼器控制转子不平衡振动。研究其对转子不平衡减振的机理,建立了单跨及双跨转子振动试验台,有限元仿真并试验探究了该粘滞阻尼器对单跨转子及双跨转子系统不平衡振动的减振特性。(3)研究粘滞阻尼器抑制转子碰摩振动。采用有限元法理论研究该阻尼器对一个支撑在滑动轴承上的单跨碰摩转子系统的抑振作用,在理论分析基础上并设计相应试验进行验证。仿真计算与试验结果表明,该阻尼器可以有效消减碰摩转子系统复杂的高频振动。(4)研究粘滞阻尼器抑制转子不对中振动。利用有限元方法分析讨论了该剪切粘滞阻尼器对不对中振动响应的抑制作用,并设计相应试验平台进行验证。仿真计算与试验结果表明,该阻尼器能对转子系统不对中故障的振动进行很好的控制,一定程度改善整个转子系统的稳定性。(5)研究粘滞阻尼器抑制齿轮轴系振动。针对齿轮轴系较为复杂的振动与噪声特性,将所设计的粘滞阻尼器作用于齿轮轴以达到减振的目的。搭建不同的齿轮减振试验台,验证该粘滞阻尼器的减振特性,为齿轮轴系减振提供一种新方法。(6)理论研究了调谐质量阻尼器对结构的振动控制机理,推导了被控主系统安装TMD前后的稳态响应。利用MATLAB模拟仿真,讨论了TMD质量比、频率比等结构参数对减振效果的影响。在此基础上优化设计了适合转子系统用的新型笼式调谐质量阻尼器,采用有限元法及搭建了振动试验台研究其结构特性。(7)将新型笼式调谐质量阻尼器应用到转子系统中,设计了基于转速的分段控制策略通过在线控制TMD的刚度、质量参数,从而实现对转子系统振动的半主动控制,通过转子动力学仿真分析,模拟其减振性能。搭建了单跨转子、双盘悬臂转子及双跨转子试验台对比分析了不可控型笼式TMD与可控型笼式TMD的减振效果,结果表明可控型笼式TMD能很好避免TMD引起的新的共振峰,更有效发挥TMD的吸振作用,相对于不可控TMD更具有优势。
【关键词】：旋转机械 转子系统 调谐质量阻尼器 粘滞阻尼器 振动控制
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB535;TH133
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-18
• 符号说明18-21
• 第一章 绪论21-35
• 1.1 课题来源、研究目的及意义21-23
• 1.1.1 课题来源21
• 1.1.2 研究目的和意义21-23
• 1.2 旋转机械减振研究进展23-27
• 1.2.1 转子振动原因24
• 1.2.2 转子振动控制的研究现状24-27
• 1.3 齿轮减振的研究进展27-28
• 1.3.1 齿轮轴系振动原因27
• 1.3.2 齿轮振动控制的研究现状27-28
• 1.4 粘滞阻尼器及调谐质量阻尼器的研究概况28-33
• 1.4.1 粘滞阻尼器的研究现状28-29
• 1.4.2 调谐质量阻尼器的研究现状29-33
• 1.5 本文的研究内容33-35
• 第二章 粘滞阻尼器结构设计及性能分析35-41
• 2.1 引言35
• 2.2 转子系统用的粘滞阻尼器结构设计35-36
• 2.3 粘滞阻尼器的力学模型36-40
• 2.3.1 阻尼器力学模型的建立36-38
• 2.3.2 单自由系统阻尼减振分析38-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 粘滞阻尼器抑制转子不平衡振动研究41-63
• 3.1 引言41-42
• 3.2 阻尼抑制单跨转子不平衡振动研究42-56
• 3.2.1 阻尼抑制转子不平衡振动的机理分析42-47
• 3.2.2 单跨转子的有限元仿真分析47-53
• 3.2.3 试验分析及讨论53-56
• 3.3 阻尼抑制双跨转子不平衡振动研究56-61
• 3.3.1 双跨转子试验装置56-57
• 3.3.2 双跨转子试验数据分析57-61
• 3.4 本章小结61-63
• 第四章 粘滞阻尼器抑制转子不对中振动研究63-73
• 4.1 引言63
• 4.2 不对中转子—剪切粘滞阻尼器系统动力学分析63-65
• 4.3 剪切粘滞阻尼器抑制转子不对中数值仿真分析65-68
• 4.4 剪切粘滞阻尼器抑制不对中试验验证68-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第五章 剪切粘滞阻尼器在线抑制转子碰摩振动研究73-83
• 5.1 引言73
• 5.2 碰摩转子—滑动轴承系统失稳机理有限元分析73-75
• 5.2.1 碰摩转子有限元模型73-74
• 5.2.2 圆周局部碰摩力方程74-75
• 5.3 剪切粘滞阻尼器抑制转子碰摩数值仿真分析75-77
• 5.4 试验研究77-82
• 5.5 本章小结82-83
• 第六章 粘滞阻尼器控制齿轮轴系振动特性的研究83-101
• 6.1 引言83
• 6.2 粘滞阻尼器抑制齿轮轴系振动的机理分析83-84
• 6.3 阻尼抑制齿轮轴系振动的动力学分析84-85
• 6.4 阻尼抑制齿轮轴系振动的数值仿真分析85
• 6.5 试验分析85-93
• 6.5.1 试验台简介86
• 6.5.2 齿轮轴系原始振动分析86-88
• 6.5.3 阻尼器抑制齿轮轴系振动的研究88-90
• 6.5.4 阻尼器不同安装情况对减振效果影响90-93
• 6.5.5 不同转速下阻尼器的减振特性93
• 6.6 阻尼抑制带负载齿轮轴振动的试验研究93-96
• 6.6.1 试验装置介绍94-95
• 6.6.2 试验结果分析95-96
• 6.7 DH型压缩机齿轮轴系的阻尼减振96-100
• 6.7.1 DH型压缩机齿轮轴系结构特征96-97
• 6.7.2 粘滞阻尼器抑制DH型压缩机齿轮轴系振动的试验97-100
• 6.8 本章小结100-101
• 第七章 笼式调谐质量阻尼器控制转子振动的研究101-137
• 7.1 引言101-102
• 7.2 调谐质量阻尼器的减振特性分析102-104
• 7.3 半主动连续调频笼式调谐质量阻尼器结构设计104-108
• 7.3.1 无阻尼TMD的设计方法104-105
• 7.3.2 转子用的半主动连续调频笼式调谐质量阻尼器结构设计105-108
• 7.4 TMD控制单跨转子振动理论分析108-109
• 7.5 连续调频笼式TMD控制单跨转子振动研究109-115
• 7.5.1 TMD控制转子不平衡振动的仿真分析109-113
• 7.5.2 TMD控制转子不平衡振动的试验分析113-115
• 7.6 连续调频笼式TMD控制双盘悬臂转子振动研究115-125
• 7.6.1 TMD控制双盘悬臂转子振动的仿真分析116-123
• 7.6.2 TMD控制双盘悬臂转子振动的试验验证123-125
• 7.7 变质量笼式TMD控制单跨转子振动研究125-129
• 7.7.1 变质量笼式TMD的结构设计125-126
• 7.7.2 单跨转子振动控制试验研究126-129
• 7.8 变质量笼式TMD控制双跨轴系振动研究129-134
• 7.8.1 TMD控制双跨轴系振动机理分析129-130
• 7.8.2 TMD控制双跨转子轴系过临界振动试验130-134
• 7.9 本章小结134-137
• 第八章 结论与展望137-141
• 8.1 结论137-140
• 8.2 未来展望140-141
• 参考文献141-147
• 致谢147-149
• 研究成果及发表的学术论文149-151
• 作者及导师简介151-153
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书153-154

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张善鹏,周广顺;汽轮发电机组转子碰摩振动的理论分析及实例[J];动力工程;2003年06期

2 孟光,姚国治,殷达章,孟光;电流变阻尼器用于转子振动控制的实验研究[J];航空动力学报;1996年03期

3 钟延涛;王黎钦;李文良;张传伟;;齿轮传动的阻尼减振技术研究[J];机械传动;2011年11期

4 李文忠,王黎钦;高速转子系统振动控制技术评述[J];机械强度;2005年01期

5 李剑锋;龚兴龙;张先舟;徐振邦;张培强;;主动移频式动力吸振器及其动力特性的研究[J];实验力学;2005年04期

6 韩兵康,杜冬;结构半主动调谐质量阻尼器的发展[J];振动与冲击;2005年02期

7 钱小勇,胡海岩;具有快速自适应能力的动力吸振器[J];振动工程学报;2002年04期

8 左晓宝,李爱群,倪立峰,陈庆福;形状记忆合金在结构振动控制中的研究与应用[J];噪声与振动控制;2004年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李伟;汽车传动系用双质量飞轮的设计方法与扭振隔振特性研究[D];吉林大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 王海明;新型主被动调谐质量阻尼器的性能研究[D];广州大学;2011年

2 刘锦南;电磁式自动平衡系统的实验研究及其在超重力机中的应用[D];北京化工大学;2006年

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本文编号：335452