外扭矩激励下非对称轴单盘转子系统稳定性与瞬态特性研究

发布时间：2017-06-02 02:09

  本文关键词：外扭矩激励下非对称轴单盘转子系统稳定性与瞬态特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：非对称轴转子系统在运行过程中由于刚度系数周期性变化而形成参数激励系统，使得其动力学行为特征更加复杂。系统正常运行时，作用于转子的扭矩激励相互之间达到平衡，从而使机组在允许范围内近乎以恒定的转速运转，然而在某些特殊工况或故障状态下，如大电网功率突然变化，使得作用于传动轴上的扭矩激励失去平衡，进而使机组的运行状态出现异常，此种状况的出现，不仅使转轴上的扭矩随时间变化，严重时机组的转速也会由于扭矩变化的影响而发生改变。进而产生两方面的问题：一方面转子自转角速度一定时，扭矩激励对系统稳定性造成的影响；另一方面为由于扭矩激励的作用使转子速度发生变化时系统的瞬态响应。 相对等刚度转子系统来说，，非对称轴转子系统的弯曲振动变形较大，单独分析不平衡扭矩激励对转子系统横向振动更有意义。本文采用Riccati传递矩阵法，从单个圆盘转子系统的运动方程推导至整个系统多圆盘的运动微分方程，建立了包含有外扭矩激励、自转角加速度非对称轴转子系统横向振动的无量纲运动微分方程，综合运用弗洛奎法及无限希尔方程对系统的矩阵特征值进行分析，讨论系统的稳定性。采用Runge-Kutta法对建立的数学模型进行数值仿真分析，研究结果表明随着非对称转子轴刚度差异的加大，系统的不稳定区域逐渐增大；增大系统的外阻尼能够减小不稳定区域，但是会耗费系统大量的能量；恒定驱动扭矩激励与制动扭矩激励都有可能使非对称转子-轴承系统出现失稳现象，但是对系统横振的频率影响很小；当扭矩激励为简谐扭矩激励时，其横向振动与圆盘摆振易激发出工频与外激励频率的组合频率，若激发的组合频率在共振范围内，易产生组合共振。另一方面截面各向异性系数是系统出现副临界现象的根本原因，在非对称刚度的基础上，重力参数不仅对系统的静挠度有影响，同时也会对系统的动挠度产生影响。非对称轴转子系统在匀加速过程中，受到简谐扭矩激励时，其横向振动位移会产生波浪式喘振，喘振出现的频率与外界激励频率有关。 最后用转子试验台施加相应的外扭矩激励对非对称转子系统各种状态的稳定性及瞬态响应规律进行验证。
【关键词】：扭矩激励 非对称轴 稳定性 分岔 瞬态响应
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 引言10-12
• 1.2 课题研究目的及意义12
• 1.3 国内外研究现状与发展趋势12-15
• 1.4 论文研究主要内容15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第二章 扭矩激励下单盘转子系统运动方程的推导17-33
• 2.1 分析方法选择17-18
• 2.2 单盘转子系统数学模型的建立18-22
• 2.3 无质量轴段的弹性恢复力、弯矩22-24
• 2.4 单圆盘上的外扭矩激励24-26
• 2.5 非线性油膜力及其矩阵表达26-29
• 2.6 扭矩激励下多圆盘传递矩阵表达29-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 扭矩激励下非对称轴单盘转子系统稳定性33-65
• 3.1 非对称轴转子-轴承系统建模33-39
• 3.2 非对称轴转子系统稳定性分析39-43
• 3.3 仿真计算与稳定性分析43-50
• 3.4 仿真计算振动特性分析50-58
• 3.5 实验验证58-63
• 3.6 本章小结63-65
• 第四章 扭矩激励下单盘转子系统瞬态振动研究65-76
• 4.1 引言65-66
• 4.2 等加速状态下数值仿真分析66-72
• 4.3 等加速状态下实验验证72-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 工作总结76
• 5.2 主要结论76-77
• 5.3 创新点77
• 5.4 进一步展望77-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文83-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 林海英;崔颖;;非线性油膜力作用下转子弯扭耦合振动特性研究[J];北京航空航天大学学报;2010年05期

2 肖黎;张咏梅;;大型水轮机组瞬态动力时程响应分析[J];长江科学院院报;2008年01期

3 李玉峰;刘志栋;靳庆臣;;600MW汽轮机组大型转子-轴承系统非线性动力学分析[J];轴承;2010年01期

4 曲大庄,邹经湘,黄文虎;定常扭矩对柔性转子运动稳定性的影响[J];大电机技术;1999年01期

5 袁惠群;寇海江;李东;;双跨弹性转子系统弯扭摆耦合非线性故障特征分析[J];东北大学学报(自然科学版);2010年10期

6 韩放;郭杏林;高海洋;;非线性油膜力作用下叶片-转子-轴承系统弯扭耦合振动特性研究[J];工程力学;2013年04期

7 马辉;李辉;牛和强;能海强;;两种转子轴承系统模型的油膜失稳故障仿真[J];中国工程机械学报;2013年04期

8 张锁怀,沈允文,董海军,刘梦军;齿轮时变系统对扭矩激励的响应[J];航空动力学报;2003年06期

9 杨金福;陈策;刘玉晗;韩东江;;高速压气机涡轮转子结构轴系非线性振动性能试验[J];航空动力学报;2011年10期

10 黄金平;任兴民;邓旺群;刘婷婷;;基于不平衡加速响应信息的柔性转子双面平衡[J];航空学报;2010年02期

  本文关键词：外扭矩激励下非对称轴单盘转子系统稳定性与瞬态特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：413993