超临界转子的碰摩研究

发布时间：2017-06-05 12:07

  本文关键词：超临界转子的碰摩研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高速旋转机械是工业领域重要装备,其核心部件为高速旋转的转子系统,其振动特性对于性能和结构完整性、工作可靠性有着重要影响。 在对高速旋转薄壳转子进行模态分析时,科里奥利力、离心力、初始环周张力和几何非线性是重要的影响因素。迄今为止,高速旋转壁壳的研究主要在不同边界条件下应用不同的方法进行振动特性研究。但都是针对相同材料圆柱形薄壳,没有考虑不同材料成分的转子振动特性。高速旋转的薄壳转子,为了启动时安全容易地通过临界转速,不与限位器碰摩,一阶频率应尽量低,并且前几阶频率之间频带越宽越好。基于上述要求,本文首次针对中间段嵌入柔性材料的高速旋转圆柱壳,基于经典Minlin-Reissener壳理论,应用有限元法进行振动特性分析。 本文首先对不同几何尺寸、不同边界条件下圆筒的模态进行了分析,并与参考文献对比,验证结果的有效性、准确性。在此基础上,考察了预应力、科里奥利和旋转软化效应对频率的影响。 对中间段嵌入柔性材料的转子,进行了模态分析和临界转速计算。考察不同弹性模量比值下,临界转速的变化,确定合理的弹性模量比；研究了支承刚度对频率和临界转速的影响。 对具有不平衡量的转子进行了谐响应分析,考察了不平衡量的大小、位置、结构阻尼和支承刚度对谐响应分析的影响。最后,考察在单方向地震载荷作用下的碰摩分析,并进行了时间步长和碰撞刚度等敏感性分析。
【关键词】：模态分析 临界转速 谐响应 敏感性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH133
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究的目的和意义11
• 1.2 碰磨故障转子系统研究概述11-14
• 1.3 碰摩转子的研究方法14-15
• 1.4 文的主要研究内容15-16
• 第二章 碰摩转子非线性行为的理论16-21
• 2.1 引言16
• 2.2 分岔与混沌16-18
• 2.2.1 分岔的概念16-17
• 2.2.2 混沌的概念17-18
• 2.3 碰摩模型18-20
• 2.3.1 碰摩的概念18-19
• 2.3.2 碰摩动力模型19-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 高速旋转薄壳的振动分析21-31
• 3.1 引言21
• 3.2 控制方程21-24
• 3.2.1 曲面坐标系下控制方程21-22
• 3.2.2 有限元法求解控制方程22-24
• 3.3 材料相同时数值结果和讨论24-28
• 3.3.1 不同边界条件下圆筒的模态分析结果对比24-25
• 3.3.2 无限长旋转圆壳的模态分析结果对比25
• 3.3.3 有限长高速旋转圆壳的模态分析结果对比25-26
• 3.3.4 考虑多种效应下的高速旋转厚圆筒模态分析26-28
• 3.4 材料不同时数值结果和分析28-31
• 3.4.1 问题描述28-29
• 3.4.2 模拟计算结果29-31
• 第四章 转子系统的动力特性分析31-51
• 4.1 一个简单实例验证31-33
• 4.1.1 数值算法31
• 4.1.2 Jeffcott转子的数值模拟31-33
• 4.2 转子-限位器系统有限元模型33-36
• 4.2.1 单元选择33-35
• 4.2.2 转子与限位器系统的有限元模型35-36
• 4.3 转子系统的振动特性分析36-42
• 4.3.1 ANSYS模态分析模块36-37
• 4.3.2 静止与旋转状态下模态分析37-38
• 4.3.3 临界转速38-40
• 4.3.4 轴承支承刚度对频率和临界转速的影响40-42
• 4.4 转子系统的不平量谐响应分析42-51
• 4.4.1 不平衡量的谐响应分析42-47
• 4.4.2 敏感性分析47-51
• 第五章 地震载荷下的碰摩分析51-60
• 5.1 单方向地震载荷下的碰摩分析51-56
• 5.1.1 重要参数选取51-52
• 5.1.2 地震输入52
• 5.1.3 位移响应52-54
• 5.1.4 碰撞力响应54-55
• 5.1.5 轴心轨迹图55-56
• 5.2 参数敏感性分析56-60
• 5.2.1 时间步长56-57
• 5.2.2 碰撞刚度57-60
• 第六章 结论60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 研究生阶段参加科研项目和发表论文66-67
• 作者简介67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王正浩;袁惠群;李东;闻邦椿;;弹性转子系统动力学行为[J];东北大学学报(自然科学版);2009年02期

2 李朝峰;孙伟;马辉;闻邦椿;;基于有限元法的非线性转子系统动态特性[J];东北大学学报(自然科学版);2009年05期

3 王士敏,陆启韶;转子通过临界转速时碰摩热效应对振动特性的影响[J];动力学与控制学报;2004年03期

4 褚福磊,冯冠平,张正松,褚福磊;碰摩转子系统中的阵发性及混沌现象[J];航空动力学报;1996年03期

5 张靖,闻邦椿;松动-碰摩耦合故障转子系统振动特性分析[J];机械科学与技术;2005年02期

6 马辉;孟磊;刘杰;闻邦椿;;时频分析在油膜失稳与局部碰摩耦合故障中的应用[J];机械强度;2007年05期

7 王正浩;袁惠群;范改燕;;考虑轴初弯曲时转子系统局部碰摩的分叉与混沌行为[J];机械设计;2008年02期

8 何永勇;印欣运;褚福磊;;基于小波尺度谱的转子系统碰摩声发射特性[J];机械工程学报;2007年06期

9 袁振伟;王三保;岳希明;褚福磊;;转子径向碰摩非线性流固耦合动力学特性全自由度的动态分析[J];机械工程学报;2008年06期

10 陈真勇,何永勇,褚福磊,黄靖远;基于遗传进化的最近邻聚类算法及其应用[J];控制与决策;2002年04期

  本文关键词：超临界转子的碰摩研究，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：423684