分子泵转子—轴承系统动力学分析

发布时间：2017-05-17 08:14

  本文关键词：分子泵转子—轴承系统动力学分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转子—轴承系统动力学分析是高速旋转机械设计中的一个重要环节。高速旋转机械的工作转速常在两阶临界转速以上,在此情况下,转子通过临界转速时会出现较大的振动,此时的振幅必须得到控制。在支承处设置阻尼器能有效控制转子振幅。本文以高速小型复合分子泵为应用对象,研究粘弹性阻尼器的力学特性对转子—轴承系统动态特性的影响。本文主要包含以下内容： (1)建立分子泵转子—轴承系统的有限元模型。分析了分子泵转子—轴承系统的结构,确定了轴段、轮盘、支承等单元的系数矩阵,装配各单元系数矩阵,得出了系统系数矩阵及转子—轴承系统的运动方程。 (2)求解运动方程。对转子—轴承系统进行了自由振动和受迫振动分析,绘制了Campbell图,并求解出工作转速内的所有临界转速；计算得到转子的前三阶模态振型；计算了自由振动时的衰振系数,验证了系统的稳定性；计算了转子上不同位置的不平衡响应；分析了粘弹性阻尼器的支承刚度、损耗因子对转子—轴承系统临界转速、不平衡响应等动态特性的影响。分析结果表明,转子的最大不平衡响应受粘弹性阻尼器的支承刚度和损耗因子的影响较大,而临界转速则主要受支承刚度影响；应避免粘弹性阻尼器支承刚度与永磁轴承支承刚度接近,以防出现较大振幅。 (3)测量支承的静力学特性。构建了实验平台,测量了永磁轴承与粘弹性阻尼器在不同条件下的径向力-径向位移关系等静力学特性,并计算出支承刚度。 (4)测量分子泵转子—轴承系统的动态特性。构建了动态特性实验平台,绘制出转子振动的幅频图并与理论分析结果进行对比,验证了理论分析的正确性；绘制了振动的瀑布图,分析了转子振动的频率成分及转子的运行状态；绘制了不同转速下转子的轴心轨迹,用以检验转子—轴承系统是否运行正常。 本文通过上述理论和实验研究,探索了支承单元力学特性对分子泵转子—轴承系统动态特性的影响,提出了一种减小转子振幅的途径,为分子泵支承单元的设计选用提供了理论指导。
【关键词】：转子—轴承系统 粘弹性阻尼器 有限元模型
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题来源及研究背景8-9
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11
• 1.3 课题研究目的与意义11-12
• 1.4 本文主要内容12-14
• 第二章 分子泵转子—轴承系统动力学模型与运动方程14-23
• 2.1 转子—轴承系统动力学分析常用方法14-15
• 2.1.1 集总参数法14
• 2.1.2 传递矩阵法14
• 2.1.3 有限元法14-15
• 2.2 分子泵转子—轴承系统动力学模型15-18
• 2.2.1 轴段单元模型16
• 2.2.2 支承单元模型16-17
• 2.2.3 转子—轴承系统动力学模型17-18
• 2.3 转子—轴承系统运动方程18-22
• 2.3.1 单元系数矩阵18-21
• 2.3.2 系数矩阵的装配及系统运动方程21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 分子泵转子—轴承系统动力学理论分析23-36
• 3.1 分析方法23-24
• 3.1.1 自由振动分析方法23-24
• 3.1.2 受迫振动分析方法24
• 3.2 分析工具及流程24-27
• 3.2.1 分析工具24-25
• 3.2.2 分析流程25-27
• 3.3 分析结果与讨论27-35
• 3.3.1 自由振动分析结果27-30
• 3.3.2 受迫振动分析结果30-32
• 3.3.3 粘弹性阻尼器参数的影响32-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第四章 支承单元静力学特性测试36-46
• 4.1 永磁轴承力学特性测试36-41
• 4.1.1 实验目的36
• 4.1.2 实验设计36-37
• 4.1.3 实验内容37
• 4.1.4 实验结果与分析37-41
• 4.2 粘弹性阻尼器力学特性测试41-45
• 4.2.1 实验目的41-42
• 4.2.2 实验设计与实验内容42
• 4.2.3 实验结果与分析42-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第五章 转子—轴承系统动态特性测试及结果分析46-56
• 5.1 实验目的46
• 5.2 实验设计46-48
• 5.2.1 实验台46-47
• 5.2.2 数据采集系统47-48
• 5.3 实验内容48-49
• 5.4 实验结果与分析49-55
• 5.4.1 高速实验49-52
• 5.4.2 对比实验52-55
• 5.5 支承单元设计建议55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-59
• 6.1 结论56-57
• 6.2 技术进步点57
• 6.3 展望57-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-63
• 附录Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的学术论文63
• 附录Ⅱ 攻读硕士学位期间参与的学术活动63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 梅庆;二维有限元模型在燃气轮机转子-支承系统临界转速计算中的应用[J];燃气涡轮试验与研究;2003年03期

2 肖圣光;;旋转机械轴心轨迹识别方法研究[J];中国测试;2009年02期

3 史东锋;瞬态提纯轴心轨迹在回转机械诊断中的应用研究[J];西安交通大学学报;1999年03期

4 万金贵;汪希平;江鹏;贾东方;李文鹏;;磁悬浮支承转子系统动力学特性计算与分析[J];应用力学学报;2008年03期

5 李朝峰;任朝晖;刘杰;闻邦椿;;多自由度转子-轴承系统周期运动分岔及稳定性研究[J];应用力学学报;2010年01期

6 杜超;丁玉成;赵万华;李长河;;基于传递矩阵法的电主轴动力学特性分析[J];制造技术与机床;2010年10期

  本文关键词：分子泵转子—轴承系统动力学分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：372872