涡轮分子泵动叶片对轴系临界转速的影响

涡轮分子泵轴系临界转速是泵设计过程中的重要参数,当轴系在其临界转速或附近运转时,产生的剧烈振动会严重影响轴系的稳定性。为了探究动叶片对临界转速的影响,在对泵的转子系统进行简化的前提下,利用传递矩阵法计算了轴系临界转速并在此基础上借助有限元软件Solidworks Simulation对动叶片的共振频率进行了研究,有限元分析结果说明单个动叶片的共振频率远高于轴系临界转速;动叶片组在分析中可以简化为远程质量且将大幅度降低轴系临界转速,因此计算时必须将动叶片组包含在内。     

涡轮分子泵轴系结构的临界转速计算分析

由于涡轮分子泵是高速旋转,所以对于涡轮分子泵轴系结构的临界转速计算就显得格外重要.论述了用传递矩阵法计算涡轮分子泵轴系结构临界转速的方法,同时运用有限元软件Solidworks Simulation来验证传递矩阵法的计算结果.由于所研究的涡轮分子泵最高转速约27 000 rpm,换算为频率为450 Hz,所以后3种模式频率值都远超出了涡轮分子泵的工作范围.传递矩阵法是计算轴系结构临界转速的经典方法之一,而采用有限元软件来计算相对则更加简便、精确.     

航天伺服超高速涡轮泵转子动力学特性研究

为研究航天伺服系统用小型超高速涡轮泵工作过程中的振动特性,针对涡轮泵的轴系进行转子动力学分析.使用有限元软件ANSYS进行APDL参数化建模仿真的方法,计算了转子的临界转速、模态振型.对转子不平衡质量力在多种分布条件下的动力学响应进行研究,得出轴系最佳响应对应的不平衡质量力分布方式,以及在二阶临界转速下涡轮泵轴系的振动及支承反力控制方法,具有工程应用价值.     

涡轮减重前后增压器转子动力学分析及试验

以JP60C型车用增压器涡轮叶轮为研究对象,基于有限元分析的转子动力学分析软件DyRoBeS,对减重前后的增压器转子进行了临界转速分析;采用快速成型技术加工了蜡模,浇铸了减重优化的涡轮叶轮,对装配好的增压器进行了高速动平衡试验。分析及试验结果表明,由于涡轮重量的减轻降低了转子的柔性,减重优化后的轴承-转子系统的临界转速有所降低,但其工作转速仍工作在2阶临界转速和3阶临界转速之间,涡轮减重后增压器工作转速远离转子各阶临界转速,从而说明涡轮减重优化的合理性和有效性。     

基于有限元法的转子临界转速计算

在转子系统临界转速计算中,有限元法能够确保模型的完整性和分析的准确性,可以进行复杂转子系统的临界转速计算,针对各维有限元模型计算精度和计算速度的问题,分析了一维、二维、三维有限元模型的优缺点,明确了在不同设计和分析阶段各维模型的选用原则,以满足临界转速计算的需要,并以涡轮泵临界转速的计算进行了验证。结果表明,二维模型在一般情况下兼具一维和三维模型的优点,计算速度快,求解精确;对转子系统的临界转速计算有着较大的参考价值。     

航空用空气涡轮起动机涡轮动力学特性分析

涡轮作为空气涡轮起动机的最核心组件,其动力学特性影响整个起动机。通过有限元商用软件建立空气涡轮起动机整机有限元模型。减速系统中的双联齿轮部件被等效简化为两个质点间的弹簧连接,弹簧的刚度等于通过威伯-班纳斯切克模型计算得到的齿轮啮合刚度。基于起动机模型进行涡轮临界转速计算和不平衡响应分析,得知该型空气涡轮起动机在加速阶段会经历涡轮两阶临界转速,并确定实际不平衡量激励下的响应大小,为涡轮优化设计以及振动控制提供技术依据。     

涡轮分子泵轴系结构关键特性的有限元分析

涡轮分子泵是一种利用高速旋转的叶片把动量传输给被抽气体分子,使气体分子能够连续不断地从入口运动到出口并排出的动量传输式真空泵。作为高速精密机械的一种,涡轮分子泵对其轴系结构的机械特性有着很高要求。现以有限元分析软件SolidWorks Simulation为依托,结合基础理论知识和传统算法,将有限元法引入到了涡轮分子泵轴系结构的设计中,并分析涡轮动叶片在工作状态下由于离心作用、温度升高作用产生的变形以及分析这两种特性对变形量的影响。     

温度场作用下车用涡轮增压器转子动力学仿真与结构改进

涡轮增压器在工作时,高温废气会把大量的热量传递给涡轮叶轮,并通过转轴传递给压气机叶轮。由于压气机叶轮处于常温环境中,受到高温加热的涡轮增压器转子会产生较大的温度梯度。根据涡轮增压器转子的实际结构和工作条件,建立了考虑温度场作用的转子动力学分析模型,对不同工况下涡轮增压器转子动力学特性进行研究和实验验证,揭示了温度场对涡轮增压器转子临界转速和稳定极限转速的影响规律,并根据计算结果对转子结构进行优化。结果表明:温度场使转子一阶临界转速增大,二、三、四阶临界转速降低,使稳定极限转速的阈值降低。从温度场作用方面出发,对高温环境下涡轮增压器转子系统动力学特性进行准确分析及结构改进,对于提高我国涡轮增压器的设计研究水平具有一定的参考意义和工程实践价值。     

柔性支撑转子支撑刚度对临界转速的影响分析

旋转机械的工作转速在其临界转速分布范围内会产生剧烈振动,严重时会使系统遭到破坏,因此研究临界转速的影响因素至关重要。建立柔性支撑的储能飞轮转子有限元模型,基于ANSYS Workbench分析软件对不同支撑刚度条件下转子的临界转速进行计算和分析。通过计算结果分析支撑刚度对转子的前三阶临界转速的影响,为使系统的临界转速偏离工作转速提供设计和调整依据。     

基于临界转速与振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台设计方法

针对涡轴发动机由于燃发转子零部件多、转速高、流固热耦合导致振动特性复杂,难以通过整机试验揭示振动特性机理的问题,在结构相似的基础上,采用相似设计基本理论,提出通过各阶临界转速之比相等和振型相似的涡轴发动机模拟转子实验台的设计方法.首先阐述了相似设计理论并推导出转子系统质量、刚度和固有频率之间的相似关系表达式.然后以某型涡轴发动机燃发转子模拟实验台设计为例,在其工作转速的基础上,依照各阶临界转速之比相等与振型相似的设计原则,对涡轮盘、转轴、弹性支撑等模拟转子结构件进行反求等效设计,从而构建出同原型机动力学特性相似的模拟转子有限元模型,分析其前3阶临界转速及对应的振型,与原型机相应临界转速值最大误差为3.5％.最后通过试验测试该模拟转子实验台临界转速与振动响应,验证了该相似设计方法的正确性.该方法可拓展到类似转子结构的设计过程.