内装滚球转子自同期现象的理论与实验研究

发布时间：2020-07-24 11:19

【摘要】： 回转机械的振动问题一直是机械行业的重要课题,随着现代回转机械转子转速的不断提高,作为直接影响回转机械工作效率和可靠性的振动问题越来越突出,特别对于高速回转机械来说,振动就意味着更高的危险性。 “自同期”现象是指在回转机械中如果有位置可移动的物体,则该物体的位置将自动的受回转机械振动相位的影响,物体位置的改变也会反过来影响回转机械的振幅,其结果会极大地增强或减弱回转机械的振幅。本文针对内装滚球转子的自同期现象,进行了理论、仿真和实验研究。本文的主要研究工作如下: 1、简述了不平衡转子的振动特点,对内装滚球转子进行了动力学分析,应用拉格朗日方程推导了内装滚球转子的运动微分方程,并建立了实验装置的数学模型。 2、基于Matlab数学软件进行了计算机仿真,应用Runge-Kutta算法对实验装置的数学模型进行了数值解析。通过参数化的仿真分析了内装滚球转子自同期的运行机理,分析了振幅与转速的关系,研究了滚球的运动规律、影响其运动规律的外部因素以及滚球最后的稳定停留位置。 3、设计和构建了内装滚球转子实验台,分析了实验台的结构特点。配置了相应的振动信号测试系统,基于Visual Basic 6.0编写了信号采集程序。通过实验验证内装滚球转子的自同期现象。并利用频闪效应原理,对滚球的稳定停留位置进行了观测。 4、针对典型回转机械——YOTsj型液力偶合器,分析了其自身存在的自同期现象,对球式自动平衡装置在其上应用的可行性进行了探讨。自同期现象的机理和应用技术,对于回转机械的振动问题,在设计方面避免不利工况、在运行维护方面实现自动平衡,都有着重要的理论和实用价值。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH113.1
【图文】：

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飞飞萝……‘‘ 犷犷，‘‘‘‘‘‘‘‘ lllllll才脂脂矛矛矛矛，l、、莎莎莎莎莎图1一3石油钻井钻柱示意图另外，研究自同期现象的重要意义还体现在我们可以利用自同期现象，在一定的条件下实现减振，这种技术称之为自动平衡。例如内装滚球的“球式自动平衡装置”、内装部分液体的“液体平衡器”和装有摆锤的“离心摆式减振器”等，它们的平衡作用都是自动发挥的，即不需要事先测定偏心量的方位，物体(液体)能自动地运动到偏心量的另一面，起到平衡作用。甚至，在回转过程中如果偏心量的大小、方位发生变化，自动平衡装置也能自动修正不平衡量。这一点，对于在工作中质量分布会出现经常性变化的回转机械尤为有用，如

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母母母图1一2离心式铸造机示意图3.内腔积液及充液转子，如离心式分离机等转子内充有工作液体，又如气轮发电机组的中空转子腔，常常储有泄露进来的冷却水或粉尘颗粒，两者均遵循自同期规律。4.石油钻井系统中的内充液钻柱，容易发生自激振荡，也是典型的自同期现象之一。飞飞萝……‘‘ 犷犷，‘‘‘‘‘‘‘‘ lllllll才脂脂矛矛矛矛，l、、莎莎莎莎莎图1一3石油钻井钻柱示意图另外，研究自同期现象的重要意义还体现在我们可以利用自同期现象，在一定的条件下实现减振，这种技术称之为自动平衡。例如内装滚球的“球式自动平衡装置”、内装部分液体的“液体平衡器”和装有摆锤的“离心摆式减振器”等

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用较多的球式自动平衡装置的最基础研究始于Thearl，Alexander和Cade，他们对不同类型的球式自动平衡装置的动力学特性进行了分析。chung和RO[4l针对Jeffcott转子，如图1一4所示，研究了球式自动平衡装置的稳定性和动力学特性。他们用极坐标代替直角坐标推导出自洽系统的运动方程。Rotor名ABB图1一4基于Jeffcott转子的球式自动平衡装置简图

【参考文献】