立式重载储能飞轮转子动力学特性分析

飞轮转子-轴承系统的动力学建模及动特性分析是立式重载储能飞轮系统的关键问题。针对重载储能飞轮转子具有重量大、转速高等特点，考虑了电机转子的质量和刚度，建立了飞轮转子-电机转子-轴承系统的集中质量动力学数学模型，计算得到飞轮转子-电机转子-轴承系统的固有频率、临界转速等动力学特性。通过对飞轮转子进行升速瞬态响应分析发现飞轮转子在升降速过程中存在两阶临界转速，容易发生共振，损害轴承。因此为了避免共振或者降低共振峰值，研究了轴承支撑刚度、阻尼以及升速速率对飞轮转子临界转速和共振峰值的影响，计算结果表明，飞轮转子的前两阶临界转速受支撑刚度的影响，随着支撑刚度的增大，飞轮转子的临界转速增大，当支撑刚度增加至一定程度，转子临界转速不再改变。转子临界转速受阻尼影响较小，随阻尼变化而小幅度改变。此外，研究了升速速率对转子振动特性的影响，发现通过提升转子升速速率亦可以有效降低转子振动幅值。为了验证飞轮转子轴承系统动力学模型的合理性，对飞轮转子系统进行升速试验，发现仿真计算结果与试验结果一致，证明了该模型的合理性。     

基础柔性的转子系统振动模态分析

目的 研究温度变化对基础柔性的双盘非对称转子系统振动模态的影响,为今后进一步研究转子系统的不平衡响应、碰摩故障分析、分叉与混沌行为和稳定性等动力学特征提供重要的基础性工作.方法 利用有限元分析基本理论,建立转子系统的有限元模型,采用ANSYS弹线性结构分析软件,来分析转子系统的振动模态.结果 结果表明,温度对转子系统的固有频率有一定的影响,各阶固有频率随温度的升高而降低;固有频率越大,温度越高,温度对转子系统固有频率的影响就越大;转子系统的1～8低阶振动模态主要是转轴的弯曲振动,9阶以上模态主要是转轴的弯曲振动和基础的弯扭组合振动的耦合;当温度超过600℃时,3～4阶、6～7阶和高于8阶固有频率频段内固有频率的相对降低程度变化较大.结论 温度对转子系统固有频率的影响在温度变化较高的情况下不可忽略,基础柔性主要对高阶振动模态有影响.     

大型机组电机转子振动特性的有限元分析

电机转子是石化机组设备中的关键设备。针对某大型机组中电机转子振动偏大问题,利用有限元法对该转子的动力学建模,并考虑了轴承支承刚度和阻尼随转数变化的非线性,计算了转子系统的临界转速和稳态不平衡响应等问题,研究不平衡量分布对转子振动特性的影响,找出了影响转子动力学特性的主要因素,为转子系统的故障诊断和排除提供了理论依据。     

汽轮机某级质量不平衡分布振动响应分析

针对汽轮机转子的振动以及固有频率的问题,结合国内某亚临界300 MW汽轮机高、中压转子的结构特点,计算了转子的固有频率和临界转速。采用ANSYS数值仿真软件对中压缸末级同一直径处加装3组不同质量块进行模态分析。结果表明:当汽轮机末级同一位置加不同质量块后,其一阶、二阶固有频率与临界转速会下降;当加较大质量块时,固有频率与临界转速下降增多。     

高速永磁电机转子多场综合设计

由于转子的强度和动力学分析是高速永磁电机设计的关键问题,因此必须对高速永磁转子进行基于强度、电磁及动力学特性的综合设计.采用有限元方法对转子进行应力场、电磁场及模态分析,并利用有限元软件优化设计模块,对转子结构进行多场迭代综合设计.通过强度分析确定了转子外径允许变化范围,根据电机的输出功率要求,选取了永磁体结构和转子的轴向尺寸.根据动力学要求确定转子长度,通过对转子多场综合设计得到满足强度、临界转速和电磁性能的转子综合设计结果,并以100kW,60000r/min高速电机为例进行设计和制造,电机实验验证了设计方法的正确性.     

海水泵的振动与模态分析

船用海水泵在工作时产生的振动噪声较大,会影响泵使用性能及危害工作人员身体健康。选择泵体、转子系统、隔离套以及外转子作为分析对象,采用有限元分析方法,利用ANSYS软件对其进行模态分析。通过模态分析得到泵的各个主要零部件的固有频率及振型。对比工作中可能产生的振动频率,确认了泵的系统产生共振的可能性非常小,保证了海水泵工作时的安全性与可靠性。海水泵的模态分析方法为后续进行泵的动力学分析及优化设计提供了参考依据。     

长轴离心泵转子在干式状态下的模态分析

长轴离心泵由于轴长的特点,常受激振力的影响产生振动,导致运行不稳定,因此在设计时必须考虑转子系统的振动特性。本文给出了长轴离心泵转子模态分析方法,并基于软件ANSYS Workbench对一长轴离心泵转子进行模态计算,提取泵转子前八阶模态对应振型进行分析。结果发现:转子轴频远小于第一阶模态频率;叶片通过频率和导叶通过频率均介于第二、三阶固有频率之间,避开第二、三阶固有频率10%以上,不会发生共振。本研究对长轴离心泵的稳定性设计具有重要的指导作用。     

基于弹性连接结构的电动轮纵向振动特性

基于现有轮毂电机和轮辋刚性连接的电动轮结构形式,结合轮毂电机转矩波动激励和电动轮系统纵扭耦合振动模型揭示了轮胎和电机纵向振动问题,并确定了系统纵向振动所对应的主要参与模态,指出由于对振动主导的两阶旋转模态频率相距较大,电动轮系统在电机工作范围内整体振动特性较差。针对上述问题,采用轮毂电机和轮辋弹性连接的结构形式以规划电动轮系统模态特征。分析表明弹性连接能够降低电动轮系统两阶旋转模态频率并使二者相互靠近,进而能够缩短使电动轮系统产生共振的敏感电机转速范围,从而改善系统整体振动特性。最后通过连接参数对振动特性的影响分析确定了能够实现减振效果的弹性连接参数合理取值范围,为电动轮系统采用弹性连接构型进行优化设计提供了参考。     

转矩波动下电动轮系统机电耦合振动特性

针对转矩波动下电动轮系统机电耦合振动问题,推导了d/q轴坐标系下考虑永磁体磁场谐波的永磁同步电机电磁转矩数学模型以反映轮毂电机转矩波动特征。基于电动轮扭转和纵向耦合振动方程分析了电动轮系统固有特性,考虑电流闭环的影响,并集成转矩模型和振动方程建立了电动轮系统机电耦合模型。基于机电耦合模型分析了耦合对转矩波动和系统振动特性的影响规律,结果表明:电机转子的转速波动在电动轮旋转模态频率处会对电机转矩波动产生负反馈削弱效果;机电耦合主要会改变电动轮耦合系统第三阶模态阻尼比进而影响振动特性,而且阻尼比随磁链的增加而线性增加,随电感的增加而下降直至趋于稳定。因此,合理选取轮毂电机电磁参数对抑制电动轮系统振动有一定的意义。     

三轴减速系统的转子动力学特性研究

针对含有面齿轮传动的三轴减速系统进行动力学特性分析,主要研究系统的转子动力学性能.考虑了面齿轮的传动特性,建立了面齿轮啮合转子系统的动力学模型.建立系统的有限元模型,进而分析临界转速与不平衡响应特性.结果表明:单轴经过齿轮啮合成为系统时会耦合出新的频率和临界转速,也会丢失部分单轴的固有频率,面齿轮的固有频率在整个系统中影响很大.转子系统在运转时受到不平衡力而产生不平衡响应,位移方向上会受到所在转轴上转动频率的激励,转动角位移方向上会受到三根转轴转动频率的激励.转子系统在转动时,随着转速的上升转子的幅值增加,且最大振幅位置在各轴的跨中位置和外伸轴端.     

Investigation of the Dynamic Characteristics of a Rotor Bearing Assembly

ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａＲｏｔｏｒＢｅａｒｉｎｇＡｓｓｅｍｂｌｙ￥（刘庆明）（庞志成）ＬＩＵＱｉｎｇｍｉｎｇＰＡＮＧＺｈｉｃｈｅｎｇ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭｅｔｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎ...     

开关磁阻电机定子模态仿真分析与实验研究

开关磁阻电机定子固有频率的研究对降低电机噪声和抑制电机的振动有重要的意义,给出了SR电机振动模态分析的数学模型,在此基础上利用ANSYS软件建立了SR电机定子的三维有限元模型,并运用此模型仿真计算出SR电机定子的低阶固有振型和固有频率,最后通过定子模态试验也验证了该仿真模型的有效性。     

PCF1420高效反击锤式破碎机转子系统的模态分析

采用SolidWorks软件对PCF1420反击锤式破碎机转子系统进行三维建模,并对有限元仿真模态进行分析,求出前20阶固有频率和振型.通过对比分析,得知锤子和销轴对转子固有频率和振型的影响较大.对磨损改进后的转子进行了固有频率分析,得知改进后固有频率变化不大,改进可以进行.计算分析结果为破碎机转子的结构改进和优化设计提供了参考依据.     

Transverse vibration of the blade for unmanned micro helicopter using rayleigh-ritz method

A rotor manipulation mechanism for micro unmanned helicopter utilizing the inertia and the elasticity of the rotor is introduced. The lagging motion equation of the rotor blades is established, and then the natural frequencies and mode shapes of the blade for the helicopter are studied by using beam characteristic orthogonal polynomials by the Rayleigh-Ritz method. The variation of natural frequencies with the speed of rotation and the mode shapes at different rotational speeds are plotted. The using of orthogonal polynomials for the bending shapes enables the computation of higher natural frequencies of any order to be accomplished without facing any difficulties.     

小波有限元在星轮振动特性计算中的应用

为了研究单螺杆压缩机星轮的振动特性,利用小波有限元理论推导出振动方程,计算出星轮前6阶固有频率,并与ANSYS软件计算结果进行对比.分别计算出星轮厚度和内外径比变化时各阶固有频率的大小,利用ANSYS软件和小波有限元理论计算出星轮各临界转速.计算结果表明,随着星轮厚度增加,各阶固有频率随之线性增加;随着星轮内外径比增加,各阶固有频率随之线性降低,由于材料属性不同,星轮各阶临界转速由大到小排列为THKXL 1、THKXL 2和THKXL 3.     

A new hybrid piezoelectric ultrasonic motor with two stators

A new hybrid piezoelectric ultrasonic motor, which consists of one rotor and two stators, was proposed in this paper. In order to match the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration excited in the stators, a symmetrical structure was adopted in design of the motor. A so-called mass matching method, namely adding two rings to the outside circumference of the two stators respectively, was used to adjust the resonance frequencies of these two vibrations. A finite element model was developed using ANSYS software for the purpose of analyzing the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration as well as the function of the adjusting rings. The results show that the resonance frequency of torsional vibration varies with the position of the ring, but the resonance frequency of longitudinal vibration changes little. By means of adjusting the mass and the position of the rings, the first order resonance frequency of longitudinal vibration is coincided with that of torsional vibration and the value is 20.75kHz. An experimental prototype motor was fabricated according to the analytical results and its performance is in agreement with the theoretical predictions. The speed of motor reaches the maximum 92r/min at the working frequency 19.0kHz.     

基于HHT算法的机械故障分析系统

针对常见的机械故障进行分析研究,以转子动平衡为例,给出可通用的机械故障分析系统方法．在LabVIEW平台上应用希尔伯特-黄变换方法,对机械故障中的转子动平衡振动试验数据进行时频联合域分析,得出具体分析图．利用LabVIEW平台的虚拟示波器产生谐波对系统进行验证．通过本系统对“BENTILEY”实验台的转子动平衡振动数据进行分析处理,为研究转子动平衡故障提供参考图形数据．结果表明：该系统是可行的．     

直升机悬停状态下的振动计算

为降低直升机的共振危害,需要一种对直升机在空中悬停时振动特性快速计算方法.旋翼在离心力作用下,固有频率受应力刚化效应影响发生变化,同时存在旋翼桨叶/桨叶和旋翼/机身的耦合影响,动力学分析十分复杂,另一方面为提高计算效率,运动方程的低阶次、程式化成为迫切的需求.多体系统传递矩阵法(Transfer matrix method for multibody systems, MSTMM)同时解决了这两个问题.为准确快速计算悬停直升机固有频率,本研究基于MSTMM建立一种柔性四片旋翼与直升机机身耦合的动力学模型,推导出系统的动力学拓扑模型、总传递方程和特征方程.重点推导了空间旋转梁和旋转轴的传递矩阵,最终快速计算得出悬停直升机系统固有频率.研究表明:空间旋转梁MSTMM计算结果和ANSYS Workbench仿真结果对比,误差不超过2%,旋转轴MSTMM计算结果与参考文献结果基本一致;机尾固定的约束条件下,计算出36.651 9 rad/s转速下旋翼/机身耦合系统的前13阶固有频率,与ANSYS Workbench仿真结果一致,改为悬停无约束条件,计算得出悬停直升机系统前8阶固有频率,计算速度相较仿真速度提升了7.1倍,为直升机动力学分析提供一种新思路.     

双圆盘含裂纹转子系统振动特性探究

初始缺陷、工作环境会导致转轴出现不同程度的裂纹。为分析裂纹对转子系统的影响,通过Jeffcott转子动力学模型和断裂力学理论建立了裂纹转子系统的有限元模型。对不同裂纹深度、裂纹角度和不同转速进行了仿真分析,并采用机械综合故障台对部分裂纹转子进行了实验研究。结果表明,裂纹的出现使系统振动响应中出现2X等高阶倍频分量,轴心轨迹出现凹陷甚至套圈现象,振动幅值也随之变大;随着裂纹的加深,系统的不稳定性逐渐增强;裂纹倾斜角度的改变也影响系统的振动特性,45°裂纹对系统的影响最大,当转速开始加快时,系统受裂纹的影响慢慢减小,时域波形趋于平稳,轴心轨迹逐渐变回椭圆形。对实验结果与仿真数据进行对比,验证了仿真及建模的结论。