基于有限元法的锅炉给水泵转子系统分析

为了研究多级锅炉给水泵转子系统应力应变以及干态和湿态下临界转速,通过ANSYS软件中的Workbench组件对给水泵转子系统进行应力应变分析,同时采用APDL组件对给水泵的转子系统分别进行干态和湿态的对比计算。通过上述数值计算,获得了转子系统的应力应变以及干态和湿态下的临界转速,可以看出,在转子系统装配中叶轮的装配位置上径向变化较大,对比显示湿态下转子系统的临界转速比干态下临界转速大幅提高,更符合真实状态;预估了在湿态下临界转速数值结果。所采用的针对某型锅炉给水泵的应力应变及临界转速的研究方法,可为同类的给水泵产品转子系统的研究提供参考。     

迷宫密封对立式安注泵转子动力特性的影响研究

本文针对某型立式低压安注泵机组的转子-轴承系统的动力学特性展开研究,分别建立了干态(不考虑密封)和湿态(考虑密封)两种分析模型,且对每种分析模型分别进行了无阻尼固有频率分析和复模态分析。根据API 610标准的要求,湿态模型中考虑密封1倍间隙和2倍间隙两种工况。无阻尼固有频率分析得到了干态和湿态两种间隙下的前六阶固有频率,分析结果表明,密封能提高转子系统的临界转速,密封间隙的变化对临界转速的影响较小。复模态分析得到了干态和湿态两种间隙下的前六阶阻尼固有频率及相应的对数衰减率。分析结果表明,该转子为柔性转子,考虑密封后对数衰减率变化较大,稳定性满足设计要求。     

液下硫磺泵的转子动力学分析

为减少长轴液下硫磺泵转子系统的振动,基于转子动力学对液下硫磺泵进行研究,以转子体、轴承、轴承座以及联轴器构成转子系统,运用ANSYS模拟转子系统的临界转速、转子不平衡引起的同步振动响应。结果表明:转子系统在第一阶临界转速下运行,为刚性转子;在前四阶临界转速下,轴承处的变形都较小;在加载了不平衡量的谐响应分析中,轴承与叶轮都在前四阶固有频率下产生共振现象,两叶轮振幅接近,各轴承最大振幅也远小于标准要求。液下泵转子系统的动力学研究对预防转子破坏引起的故障具有重要意义。     

基于有限元法的离心泵转子系统动力学特性研究

本文应用基于有限元法的Workbench软件对离心泵"干态"和"湿态"条件下的转子系统进行模态分析,得到两种条件下的临界转速。应用计算流体力学(CFD)中的准静态法得到了密封口环处的流体激振力并将其添加到"湿态"模态分析中。结果发现,"湿态"条件下,转子的临界转速远大于"干态"条件下的临界转速,这说明密封口环间隙处的流体激振力对转子起到一定的支撑作用。     

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。     

密封间隙力对泵转子临界转速的影响分析

随着给水泵的大功率化、高转速化的发展,为保证多级离心泵转子部件的平稳运转,避免其在接近其临界转速时产生共振,需要对设计中的转子进行干态、湿态下的临界转速计算.论文以5级离心给水泵为主要模型,采用有限元法分别计算其在干态、湿态下的临界转速,通过对比,得出密封间隙力对转子临界转速的影响.干态情况下,分别用邓克莱法和有限元法计算给水泵的一阶临界转速;湿态情况下,分别计算密封设计间隙及二倍间隙不同情况下的临界转速,对比结果,表明密封间隙力对泵转子临界转速的影响非常大,并且与密封间隙的大小密切相关.     

ISFD抑制密封-转子系统流体激振的实验研究

为了改善密封-转子系统流体激振问题,提出了一种结构新颖的整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)。基于ISFD建立了密封-转子系统的动力学模型,并搭建了该系统的实验台,探究了ISFD对转子动力学特性的影响规律;对比了一定工况条件下,刚性支承和ISFD支承密封-转子系统的振动幅值变化;分别开展了不同转速和不同偏心率条件下,密封-转子系统响应变化的实验研究。研究结果表明:在不同工况条件下,与刚性支承相比,ISFD支承密封-转子系统的振动幅值降低幅度达到40%～70%,并且ISFD使转子的轴心轨迹由复杂的形状变成趋近于椭圆形;ISFD对转子不平衡力和流体激振力引起的振动均有良好的抑制效果,可以有效地抑制转子-密封系统的流体激振。     

基于非平稳信息的转子瞬态动平衡方法

有效控制转子系统过临界时的振动幅值是保障系统安全运行的重要手段,针对现有转子动平衡方法处理非平稳数据的不足,提出了基于非平稳信息的转子瞬态动平衡方法。该方法基于模态平衡法的思想,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)从转子起车加速瞬态响应数据中提取临界转速附近的转频振动信息,借助于键相信号获取平衡转速下的初相点信息。通过添加合理的试重,用全息动平衡实现了转子系统的模态平衡,避免了传统模态平衡法需要获取临界前后稳态数据的风险,使转子系统可以顺利地通过临界共振区。实验结果表明,该方法可以有效降低转子系统的一阶临界振动,同时有效减少平衡过程中的起车次数。     

转子系统动力学分析软件设计

研究基于Riccati变换的整体传递矩阵法进行某压缩机多转子系统稳态不平衡响应计算。结合转子系统动力特性计算方法,开发出分析多转子系统动力特性的通用计算程序。以一些转子系统为对象分析了转子系统的临界转速和相应的振型、应变能,并绘出系统临界转速图谱以及转子系统的稳态不平衡响应。分析结果表明,自主开发的转子系统动力学分析软件运行稳定,操作简单,结果可靠。可以运用其对转子系统进行动力学特性的分析。     

基于减缩法的离心泵转子动力学分析

以多级离心泵三维转子为研究对象,采用等效圆环法建立了叶轮高保真动力学模型并进行了验证。针对三维模型自由度多等特点,基于旋转子结构方法,采用ANSYS程序对离心泵转子干态和湿态下因模型边界条件的不同分别进行减缩,该方法考虑了旋转陀螺效应的影响。干态情况下,模型减缩了30%自由度,计算得到的前三阶临界转速最大误差为0.5%,振型基本一致。湿态情况下,模型减缩了68%自由度,临界转速最大误差为0.17%,稳态不平衡响应计算结果与原模型基本相同。该方法可以用于多级离心泵转子干态和湿态转子动力学设计。     

双盘柔性转子突加不平衡瞬态响应研究

转子系统在运转过程中可能由于叶片断裂等原因造成自身不平衡量突然增大,转子系统在突加不平衡条件下的响应特性是一个很值得关注的问题。运用传递矩阵法建立了双盘转子系统的运动微分方程,以Newmark-β积分法求解,模拟对比了转子系统在稳态和瞬态两种运转状态下的突加不平衡响应。结果表明:加速起动下转子越过临界转速后突加不平衡引发的震荡波动与自然波动频率一致;震荡波动的最大振幅与阻尼、突加不平衡总量及系统瞬时转速相关,波动的持续时间主要受系统阻尼影响;不同盘上发生突加不平衡,对临界转速处的响应振幅影响不同。     

基于时频分析的裂纹转子碰摩故障特征研究

为研究转子系统耦合故障特性,采用有限元方法建立了含有横向裂纹、转静碰摩的非线性转子动力学模型。首先研究了不同转速下裂纹、碰摩单一故障下转子系统的振动响应,其次研究了两种故障耦合情况下系统的振动响应特征。采用波形图、FFT谱图、瞬时频率和Hilbert-Huang时频谱(HHS)相结合的方法对故障转子振动信号进行了分析。分析结果表明:运用多种时频分析相结合的方法可以较为全面地了解转子的故障特征,裂纹转子在1/5、1/3临界转速时会发生较为明显的5X、3X谐波,且裂纹的产生会导致响应幅值增大,从而引起更为严重的碰摩。      

滚动转子式压缩机转子动力学分析

文中研究了压缩机转子临界转速和不平衡响应的分析计算。电机在旋转过程中产生的径向不平衡磁拉力,作用在转子上,会对其临界转速产生影响。利用有限元法提取了电机气隙径向磁密,合成不平衡磁拉力,并计算在不平衡磁拉力影响下的压缩机转子临界转速;计算转子对于某些位置上的不平衡量的敏感程度;求解轴承-转子系统频率方程并求得复频率,画出了复特征值对应的对数衰减率曲线,分析了轴系的稳定性。     

有初弯的单盘不平衡转子等加速过临界时的瞬态响应分析

以具有初始弯曲横置Jeffcott转子系统为研究对象,建立含有初始弯曲和加速度项的运动微分方程。通过数值分析,就不同初始弯曲、不平衡和外阻尼对转子加速过临界时的动挠度、相位角和进动角速度的变化规律进行了详细的讨论。结果表明:在转子达到临界转速时,转子的动挠度幅值随着初始弯曲的增加或者外阻尼的减小而迅速增加;不平衡对转子在临界转速前后的动挠度影响较为明显,并且近似呈线性关系变化。不同的外阻尼和不平衡对转子系统的相位角和进动角速度变化都有较大的影响。     

基于刚体模态的弹性支承转子动平衡研究

针对弹性支承形式下转子动平衡时出现刚体模态振型的问题,对双平面影响系数法与模态N+2平面向前正交法的动平衡机理进行了研究,对低速平衡后转子一阶与二阶临界转速时的振动影响规律进行了归纳,提出了弹支刚性转子模态动平衡操作方法。利用DyRoBeS软件建立了弹支—多盘转子系统模型,进行了转子动力学振型仿真计算,同时搭建了鼠笼式弹性支承结构下多盘转子实验台,进行了两种动平衡方法的临界处振动控制效果实验。研究结果表明:对高阶振型仍表现为刚体模态的弹性支承转子系统进行动平衡,影响系数法低速动平衡后可以同时降低一阶与二阶临界转速处振动幅值;模态向前正交平衡法在一阶临界处动平衡后,可有效降低一阶临界转速时的振动,同时不影响二阶临界转速处的振动幅值。     

非线性支承下磁悬浮转子系统μ综合控制的研究

针对磁悬浮转子系统支承力的非线性和不平衡扰动问题,采用μ综合控制方法对系统进行控制。根据磁悬浮转子系统模型推导出系统状态空间方程,并对其中的非线性支承力进行平衡点线性化,对状态空间方程进行模态分析,得到低阶控制模型,再通过D-K迭代法得到μ综合控制器,并将其应用于非线性支承下的磁悬浮转子系统。结果表明：μ综合控制下的闭环转子系统具有良好的起浮性能和抗干扰性能;与PID控制比较,μ综合控制下转子系统不平衡响应基频幅值和倍频幅值显著降低;系统不平衡扰动和非线性效应得到了抑制。     

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。     

转子系统动力特性分析

用传递矩阵法推导转子系统临界转速和动态不平衡响应的计算公式 ,用 MATL AB软件编写了相应的计算程序 ,用一个有理论解的例子对程序进行考核。对一模型悬臂转子进行了比较全面的分析 ,得出了转子系统的临界转速的变化规律。在此基础上对某实际火箭发动机转子系统的动力学特性进行了分析。研究了联轴器刚度、浮动环刚度等对转子特性的影响     

基于ANSYS的大型屏蔽电机泵转子系统建模及动力学分析

基于ANSYS建立了大型屏蔽电机泵转子系统的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析研究了陀螺效应对转子系统临界转速和质量不平衡响应的影响。分析结果表明:陀螺效应对临界转速计算结果影响较大,转子动力学分析时应考虑陀螺效应;考虑陀螺效应后,转子系统临界转速大于设计临界转速;各测点质量不平衡响应一次共振峰值小于横向振动设计限制;叶轮中心和上、下飞轮中心振幅远大于其它位置振幅,为易振动部位,实际运行中应重点选择这些位置进行振动监控。     

发动机转子系统碰摩-裂纹-松动耦合故障作用下动力学特性分析

建立了滚动轴承支承下的双跨转子系统非线性动力学模型,采用四阶-五阶定步长Runge-Kutta法分析比较了系统在无故障、碰摩故障、裂纹故障、一端松动故障以及碰摩-裂纹-松动耦合故障5种工况下随着转速变化的转子动力学响应。数值分析了在碰摩-裂纹-松动耦合故障工况下转子不平衡量、碰摩刚度、松动端轴承座质量对系统响应的影响。结果表明:当系统存在碰摩故障时,一阶临界转速有所提高,动力学行为更为复杂;存在裂纹故障时,一阶临界转速有所降低;存在松动故障时,响应混沌区域变大;存在三种耦合故障时,超一阶临界转速响应出现大面积混沌。随着转子不平衡量、碰摩刚度的增大,响应趋向于混沌,松动端轴承座质量在高速下响应具有敏感性。