盘鼓混合式转子建模与动力学特性

发布时间：2021-10-24 17:33

　　首先,针对大型旋转机械中混合式转子的转盘、鼓筒组合旋转构件抗弯曲的高刚性特点,将盘鼓混合旋转构件近似为刚性圆柱体,并建立厚转盘转子系统动力学模型;其次,考虑转轴弯曲特性和所储弹性势能,以曲线拟合结合Hermite插值法计算转轴弯曲刚度.对比传统Jeffcott转子系统进行数值算例的分析结果表明,转盘厚度是影响转子系统动力学固有特性的主要因素之一. 

【文章来源】：吉林大学学报(理学版). 2019,57(02)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图９转子Ⅰ的临界角速度Ｆｉｇ．９Ｃｒｉｔｉｃａｌａｎｇｕｌａｒｓｐｅｅｄｏｆｒｏｔｏｒ－Ⅰ

随之增加．表５转子Ⅰ的临界角速度对比Ｔａｂｌｅ５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｒｉｔｉｃａｌａｎｇｕｌａｒｓｐｅｅｄｏｆｒｏｔｏｒ－Ⅰ２ｂ／ｍω１／ｓ－１ω２／ｓ－１ω３／ｓ－１０．０５６２６７０８２１０００．１０６８０７６８２３２３０．１５７３１８２１２６２２０．２０７７８８６４３０２９０．２５８１７８９７３５８００．３０８４９９１８４３２７当Ω＝０时，对转子Ⅰ进行计算，对比盘厚对进动频率ωα，ωβ的影响，结果如图１０所示．由图１０可见，随着盘厚的增加ωα，ωβ均随之增加，其中ωα的增长速率随着盘厚增加而减小，而ωβ的增长速率随着盘厚增加而增加．图１０转子Ⅰ的进动频率随转盘厚度的变化曲线Ｆｉｇ．１０Ｖａｒｉａｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆｐｒｅｃｅｓｓｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｗｉｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｄｉｓｋｏｆｒｏｔｏｒ－Ⅰ当转子跨度Ｌ＝１．５ｍ时，转盘中心距左支点的水平距离为０．６ｍ，转子Ⅱ的临界角速度如图１１所示，对比图１１和图９可见，当与转子Ⅰ具有相同跨度时，其３个临界角速度ω１，ω２和ω３都小于转子Ⅰ的相应临界角速度．因此，可以验证对于相同跨度的转子系统，当忽略其转盘厚度时所估算出的临界角速度将小于真实值．当转轴长度ｌ＝１．５ｍ，左轴段长度为ｌ１＝０．６ｍ时，计算对比转子Ⅰ和转子Ⅲ的４个进动频率和临界角速度，结果分别如图１２和表６所示．由图１２并对比表５和表６

动力学模型为基础，特别是对旋转构件模型的建立常以集中质量方法为主将其简化为偏心质量点，而针对旋转构件结构尺寸等影响因素的考虑则较少．本文通过分析盘鼓组合旋转构件轴向尺寸及高抗弯刚度的特点，建立厚转盘转子系统动力学模型，并考虑旋转构件厚度的影响，对转子系统进行对比数值计算与理论研究．１厚盘转子系统动力学建模综合考虑大型旋转机械的旋转构件结构特点及连接形式，如航空发动机，其涡轮处转盘较厚，压气机转盘相对较薄，但匀以复杂的形式连接［８］．如图１所示，以盘鼓混合连接为例，各级转盘间以鼓筒连接．从构件的结构属性考虑，由于鼓筒通常为粗短的柱壳，空心圆截面与主轴的实心圆截面相比轴惯性矩较大，鼓筒沿轴向尺寸也远小于主轴轴向尺寸，可视为低阶小量，鼓筒径向尺寸则远大于转轴径向尺寸．综合考虑上述主要因素，鼓筒作为连接件与细长转轴相比，弯曲刚度可理想地认为无穷大．因此本文把整个盘鼓混合连接结构刚化并建立理想模型———理想刚性圆柱体，如图２所示．其中：允许各转盘存在偏心量，但各转盘质心连线与转轴平行；鼓筒结构近似为薄壁圆柱壳，忽略其质量．基于如图３所示的传统Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子系统，以理想刚性圆柱体为旋转构件，建立盘鼓混合式转子系统的理论分析模型———厚盘转子系统，如图４所示．图１盘鼓混合式转子示意图Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｔｕｒｎｔａｂｌｅ－ｄｒｕｍｍｉｘｉｎｇｒｏｔｏｒ图２理想刚性圆柱体示意图Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｉｄｅａｌ

【参考文献】：
期刊论文
[1]盘式和柱式飞轮转子系统临界转速分析[J]. 任正义,周元伟,马燕芹,黄同.  储能科学与技术. 2018(05)
[2]不平衡磁拉力作用下偏心转子的非线性振动[J]. 李志和,李正光,孙维鹏.  吉林大学学报(理学版). 2011(03)



本文编号：3455687