多平行轴系离心压缩机振动耦合传递特性研究

整体齿轮增速式压缩机由于其结构紧凑、效率高而在现代流程工业中得到广泛的应用,然而由于该类型压缩机为多平行轴系结构,其轴承载荷随着压缩机负荷而发生变化,使得该类转子的动力学分析异常复杂。本文以某实际压缩机组为研究对象,建立了齿轮-轴承-转子的弯曲-扭转耦合系统有限元模型。首先对未耦合的单转子进行刚性支撑下的模态分析和弹性支撑下的不平衡响应分析,并同实测结果对比以确定分析结果的可靠性。在此基础上,研究并揭示了轴承载荷导致的刚度系数变化对转子临界转速和不平衡响应的影响规律,同时对比分析不平衡振动在各个转子之间的传递特性。研究结果表明转子振动幅值会随着压缩机负荷的增加而增加,而齿轮啮合刚度会增大转子振动对不平衡的敏感程度。本论文研究结果可为齿轮增速式离心压缩机的设计以及基于模型的压缩机故障诊断提供一定的理论参考。     

多平行轴齿轮耦合转子系统的振动响应

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统膨胀机子系统为研究对象,建立了斜齿轮啮合副动力学模型和转子系统有限元模型,考虑了齿轮啮合刚度、方位角、啮合角、螺旋角以及主动轴转动方向的影响,推导出齿轮啮合刚度矩阵。基于模态叠加法,对弯-扭耦合转子系统膨胀机子系统进行了固有特性分析和瞬态方式的不平衡响应分析,得到齿轮啮合前、后系统加载处的不平衡响应变化曲线。研究表明,齿轮间的耦合使系统之间的振动强烈,系统可能会在某个非固有频率处不平衡响应进行积累叠加,出现最大振动的现象,同时识别出共振峰的产生机理。齿轮耦合对转子系统动力学特性产生了很大的影响,使系统振型表现为耦合振型,必须以耦合的方式分析系统的振动特性,为防止系统发生大的振动提供依据,对齿轮系统的设计和故障分析具有指导意义。     

鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-转子系统振动分析

考虑圆柱滚子轴承非线性接触力、保持架能量、鼠笼刚度、转子不平衡以及它们之间的力学耦合关系,基于拉格朗日方程建立鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-单转子系统动力学分析模型,结合龙格库塔数值积分方法,并对该模型动力学仿真分析,分析了不同转速区域鼠笼式弹性支承-滚动轴承-转子系统振动响应的分岔特性,结果表明:两支点的鼠笼式弹性支承-圆柱滚子轴承-单转子系统受到组合支承非线性支承力的激励作用下,呈现丰富多样的运动周期变化,相比于高转速区域的系统振动响应,低转速区域的系统振动响应混沌现象更易出现。高转速区间可以对系统建模分析进行线性近似处理,更方便地对系统振动进行控制与优化。     

滚动轴承支撑人字齿轮传动系统动力传递过程分析研究

为能更有效地分析滚动轴承支撑人字齿轮传动系统的振动传递特性,提出基于轮齿承载接触分析、同时考虑齿轮轴扭转变形及安装误差的人字齿轮左右轮齿啮合刚度计算方法,建立综合考虑时变啮合刚度、啮入冲击激励的人字齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。在提出的考虑轴承内部载荷分布的滚动轴承支撑系统载荷分配计算方法以及包含承载滚子、内外圈的滚动轴承动力学模型基础上,较完整地分析人字齿轮传动系统的齿对啮合振动经由齿轮轴分配到支撑滚动轴承,最后再由轴承内圈传递到外圈的传递过程。以某滚动轴承支撑人字齿轮传动系统为实例进行的仿真计算结果表明:该振动传递计算方法较科学合理地计算出人字齿轮系统的动载荷传递过程,更精确地得到箱体轴承孔内壁的振动载荷,为下一步有效地分析人字齿轮箱体振动特性提供了保障。同时滚动轴承在传递载荷的过程中起到类似浮筏隔振系统的隔振降噪作用。     

具有锥齿轮啮合作用的转子系统振动分析

以某型传动功率较大的具有中央锥齿轮啮合作用和挤压油膜阻尼器的航空发动机转子支承系统为对象 ,采用弯扭耦合传递矩阵法计算临界转速、横向振动固有频率、稳态不平衡响应和初始弯曲响应。着重研究锥齿轮啮合作用下轴承力幅频特性 ,介绍寻找峰值转速的方法 ,发现在中央锥齿轮啮合作用下 ,出现了临界转速以外力幅最大的峰值转速 ,并对机匣振动幅频特性试验曲线进行分析。研究降低峰值转速下振动水平的方法及支承方案对发动机转子—支承系统振动特性的影响 ,得出了有工程参考价值的结论     

不同自由度耦合斜齿轮转子系统的振动特性

以一个两对斜齿轮耦合的三平行轴转子系统为研究对象,考虑静态传递误差和齿轮几何偏心等因素的影响,建立了全自由度通用齿轮啮合动力学模型。将其与转子系统有限元模型进行耦合,建立了平行轴系齿轮转子系统有限元模型。转子系统采用梁单元模拟,齿轮之间的啮合通过啮合刚度矩阵和阻尼矩阵模拟,并分析了不同自由度耦合下系统的固有特性和振动响应特性。研究结果表明,考虑弯扭耦合和弯扭轴摆耦合会产生较多的弯扭耦合频率,响应计算结果出现的峰值点均对应系统的固有频率,而考虑弯扭轴摆耦合可以更好地表征系统的不同自由度的耦合振动情况。此研究结果可为齿轮耦合转子系统设计提供参考。     

多轴齿轮耦合转子系统的振动分析

以膨胀机子系统为研究对象,考虑静态传递误差,建立了斜齿轮啮合副动力学模型,同时考虑转子系统的影响,建立了三平行轴系齿轮转子系统有限元模型;对齿轮弯-扭耦合膨胀机子系统进行了不平衡响应分析,同时考虑轴承刚度、齿轮螺旋角对齿轮动态啮合力的影响。研究表明,膨胀机子系统因为齿轮的耦合振动而明显加剧,齿轮耦合使系统振型表现为耦合振型,因此必须以耦合的方式分析系统的振动特性;轴承处刚度及螺旋角对相对应的齿轮啮合处的动态啮合力影响很大,甚至使动态啮合力峰值发生了偏移,为转子系统轴承刚度的确定以及齿轮的设计都提供了较好的理论基础。     

负荷对整体齿轮增速式离心压缩机转子系统动力学特性的影响研究

整体齿轮增速式离心压缩机振动特性较单转子压缩机更为复杂,由于存在齿轮啮合作用,齿轮-转子-轴承系统耦合出新的频率、振动峰值。本文以一台在役的4轴6级整体齿轮增速式离心压缩机为研究对象,建立齿轮-转子-轴承系统的弯扭耦合有限元模型,分析在工作转速下不断提升负荷过程中耦合系统的动力学特性。模态分析表明:随着负荷增大,耦合频率中的单轴弯扭耦合频率增幅较大,并在75%负荷时与激振频率相交;不平衡响应分析表明:随着负荷增大,在80%负荷时出现临界负荷点,轴承处出现振动峰值。稳定性分析表明:随着负荷增大,单轴弯曲频率所对应的对数衰减率降低,单轴弯扭耦合频率所对应的对数衰减率部分增大、部分降低,多轴弯扭耦合频率所对应的对数衰减率增大。     

多转子系统弯扭耦合振动分析的整体传递矩阵法

介绍了多转子系统弯扭耦合振动分析的整体传递矩阵法,推导了考虑弯扭耦合的齿轮耦合单元的传递矩阵,将整体传递矩阵法推广、应用于包含齿轮啮合效应的齿轮传动转子多轴系统弯扭耦合振动的动力计算问题中。采用整体传递矩阵法对具有齿轮啮合的多转子相互耦合系统的临界转速进行了计算。计算结果表明,这是一种精确度高,简便实用的方法,适于工程技术人员在微机上应用。     

含柔性转子的齿轮-轴承系统动态特性分析

为了分析齿轮系统动力学中的全耦合振动,提出采用虚拟样机建模的方法,将柔性转子引入到啮合耦合系统中,考虑齿轮时变啮合刚度、齿侧间隙和轴承间隙的影响,建立齿轮-柔性转子-轴承系统虚拟样机模型,通过求解模型的动力学方程得到系统的非线性动力学响应。仿真结果表明:考虑柔性转子的耦合系统,啮合冲击峰值下降明显;转子柔性增加,齿轮低频扭转振动出现"拍"现象;高速轻载时啮合振动非线性特性增强;轴承间隙增大使啮合力振动幅值显著增大。     

齿轮-转子-轴承系统的动力特性试验研究

在具有不对中和质量不平衡的齿轮 -转子 -轴承系统试验台上 ,通过改变系统的转速、速比和齿轮的位置 ,进行了动力学试验研究。试验结果证明了理论研究所得出的结论 ,即一个转子上的不平衡质量能够导致系统中每一个转子产生同频振动 ;当某一子系统存在不对中故障时 ,不仅在单转子 -轴承系统的响应中 ,而且 ,在整个系统响应中 ,将含有倍频成份     

基于显式有限元的转子不平衡与轴承故障耦合分析

为分析转子不平衡与轴承故障耦合振动特征及产生机理,在对转子不平衡与轴承故障耦合状态下受力分析的基础上,基于虚位移原理的增广拉格朗日法建立轴承运动控制方程,运用LS-DYNA建立转子-轴承系统二维显式动力学有限元模型,分析了故障耦合状态下轴承振动加速度、转子轴心运动轨迹,探明了转子不平衡-轴承缺陷耦合故障冲击响应特征及转子轴心运动轨迹突变机理,并通过试验进行了验证。结果表明:转子不平衡与轴承外圈故障耦合状态下,轴承座测点位置故障特征频率被转频调制,冲击幅值随转频变化;转子轴心轨迹呈椭圆形,且缺陷位于轴承承载区时,转子轴心轨迹存在突变。     

大间隙环流中刚支转子系统振动特性研究

基于Myklestad传递矩阵法．建立了大间隙环流中转子系统的运动方程，采用数值方法分析转子系统的振动特性。数值计算结果表明，由于大间隙环流的流固耦合作用，使转子系统的固有频率、阻尼临界转速、稳定性和不平衡响应均发生了不同程度的变化。数值计算结果与已有的解析分析和实验结果有较好的一致性。     

轴向柱塞泵-电机组转子系统临界转速及不平衡响应分析

临界转速及不平衡响应分析是采用转子动力学研究转子系统动态特性的基础。以斜盘式轴向柱塞泵-电机组转子系统为研究对象,通过Riccati传递矩阵法、Prohl传递矩阵法和有限元法分别对转子系统进行了临界转速的计算,结果表明电机轴及联轴器的存在降低了轴向柱塞泵-电机组转子系统的临界转速,并证明了Riccati传递矩阵法在计算大型转子系统的优势;此外,通过模拟流量脉动及侧向径向压力引起的转子不平衡状态,得到转子系统的不平衡响应特性,结果可表明,流量脉动及侧向径向压力主要激发了转子系统的二阶固有频率,其不平衡响应最剧烈处位于转子系统两端。     

大间隙环流中复杂轴承-转子系统振动特性研究

基于Myklestad传递矩阵法建立了大间隙环流中动压滑动轴承-转子系统的运动方程，用迭代方法确定了轴承．转子系统的静态平衡工作点，采用数值方法分析轴承-转子系统的振动特性。数值计算结果表明：大间隙环流使轴承-转子系统的固有频率、阻尼临界转速和稳定性均发生了不同程度的变化。大间隙环流不仅与轴承．转子系统发生了动态固耦合，而且也发生了静态固耦合。     

锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的不平衡响应

研究了在外载荷作用下锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的不平衡响应.建立了锥齿轮传动转子系统纵弯扭耦合振动的力学模型,通过作用在系统上不平衡量和不同外载荷,分析了由于纵弯扭耦合效应对不同转子之间不平衡响应的影响;讨论了外载荷的变化对不平衡响应的影响.结果表明外载荷会引起轴承特性的变化,从而影响系统的不平衡响应.     

汽车发动机风扇悬臂转子动力学特性分析

对汽车发动机风扇转子及其支承轴承进行受力分析,采用改进的传递矩阵法对转子系统结构进行分析,建立风扇悬臂转子动力学模型,采用数值迭代法求解.并以某汽车风扇发动机悬臂转子为研究对象,分析轴承间距、带轮张紧力、悬臂长度、转速对风扇悬臂转子临界转速和不平衡响应的影响,结果表明:转子系统1阶临界转速随轴承间距和带轮张紧力变化不明...     

转子-机匣系统振动特性研究

采用传递矩阵法计算转子－机匣系统的临界转速、不平衡响应及初始弯曲响应，计算转子－机匣系统临界转速及稳态响应时的位能与位能分配，提出了借助转子－机匣的位能分配判断各阶临界转速的分析方法，并研究了机匣对系统振动特性的影响。     

转子的几何参数对某DH型压缩机组动力学特性的影响

给出了齿轮联轴器耦合转子-轴承系统的运动微分方程，并针对某国产DH型离心压缩机齿轮轴-齿轮联轴器-电机轴系统进行了动力学分析。数值结果表明，齿轮轴外伸端长度对轴承的负荷分配和系统的临界转速影响十分明显，而对系统的失稳转速则影响较小。当外伸端长度缩小为原长的一半时，DH型离心压缩机齿轮轴-齿轮联轴器-电机轴系统在轴承处的不平衡响应有增大的趋势。     

轴承径向游隙对刚性转子不平衡响应的影响研究

针对某涡轮泵拟刚性转子振动较大的问题,在考虑轴承径向游隙的情况下,建立Jeffcott转子模型,对转子的不平衡响应进行分析,研究表明:随着轴承径向游隙增大,临界转速以下的不平衡响应幅值增大,在80%临界转速处,10倍偏心距的轴承径向游隙会产生15.5倍无轴承径向游隙的不平衡响应。因此,在亚临界转速下工作时,可采用预紧装置适当减小轴承径向游隙,降低转子-支承系统的振动。加装预紧装置的试验结果表明,施加2 000 N轴向预紧力时,转速8 000 r/min以下的转子振动幅值降低40.6%,验证了理论推导的正确性。