超高转速氦气压缩机转子的模态分析

以100 000 r/min超高转速氦气压缩机转子为研究对象,描述了基于ANSYS对转子进行了模态分析的步骤和结果,得到转子的各阶弯曲临界转速和振型图。采用多点激振单点拾振的测试方法对转子模态进行实验验证对比,模态分析与实验结果相对误差为1.95%,ANSYS模态分析计算基本准确,可以有效地指导转子特征尺度的设计。实验测试表明,最高工作转速相对于临界转速的安全裕度为18%,转子处于相对安全的工作范围,可有效避免弯曲共振的发生。并进一步分析了轴承支承刚度和工作轮端轴伸长度对临界转速的影响。在一定范围内,适当增大轴承的支承刚度,可较大程度提高转子临界转速;适当减小轴伸长度,可略微增加转子临界转速。     

饲草揉碎机转子模态分析及结构优化

针对目前饲草揉碎机转子工作时存在振动、噪声大的问题,为避免发生共振,采用理论分析和有限元仿真方法对转子自由模态进行计算,并通过模态试验对理论分析和数值计算结果进行验证。在此基础上,采用流固耦合方法对转子进行预应力模态分析。对转子进行共振分析发现激振频率与转子低阶频率较接近,极易发生共振,为增大激振频率和转子低阶频率避开率,基于响应面法对影响转子振动特性的结构参数进行优化。分析结果表明:预应力对转子的前3阶模态影响较大,频率分别提高了14.01%、12.01%以及10.54%;锤架板厚度对转子第1阶频率影响较大,主轴直径次之,锤架板直径影响最小;优化后频率避开率由原来的5.03%增大为20.83%,避免了共振的发生,且转子强度和刚度均满足使用要求。     

某型发动机风扇叶片的损伤预测与振动分析

为了延长某型发动机风扇叶片的使用寿命,其关键在于如何准确地预测产生疲劳损伤的位置以及发动机工作时可能存在的共振状态,并针对性地采取相应措施。针对这一难点,应用Ansys软件建立叶片模型,并由模态分析测试验证其合理性,在此基础上建立叶片轮盘系统模型,对系统进行静力分析和有预应力的模态分析,成功地预测了叶片产生疲劳损伤的具体位置及系统共振时的形式、临界转速及频率。结果表明:叶片轮盘系统在不同离心转速载荷下等效应力分布方式相近,无明显变化规律,且叶片产生疲劳损伤的位置均为与叶高方向垂直的耳环处,及耳环与橼板的转接处;叶片轮盘系统不可能出现高频激振力引起的共振,可能会发生低频激振力引起的共振情况,且其形式为1阶弯曲振动,转速为8 425.51 r/min,频率为567.29 Hz。     

动力总成异常振动的固有特性识别研究

针对某SUV车柴油机动力总成在常用工作转速条件下产生异常振动的实际问题,给出改进脉冲激振法与有限元计算模态分析法相结合的方法进行不同条件下柴油机动力总成的固有特性识别研究。通过整车道路试验,发现柴油机工作转速的二阶激励激起动力总成系统共振,采用基于变时基技术的改进脉冲激振法进行整车和台架条件下动力总成的振动模态试验,结合有限元模型仿真计算,识别动力总成的固有频率和振型参数,发现飞轮壳结构是导致动力总成弯曲固有频率偏低引起系统共振的薄弱环节。根据识别结果,进行改进设计飞轮壳薄弱结构,提高动力总成系统的固有频率,消除异振。     

电动乘用车永磁电机的振动噪声测试及特性分析

针对某电动乘用车永磁电机壳体产生低频共振轰鸣声的问题,开展全工况的振动噪声测试,获得电机在正反转工况不同转速下的总声压级和频谱特性,分析噪声与振动的映射关系以及电机噪声的产生机理。通过电机的模态测试对工作转速范围内的电机进行共振分析,确定电机振动噪声过大的原因,并提出电机的减振降噪方案。研究结果表明：该电机转子存在较大偏心,电机1 阶激振力波与第4 阶结构模态发生耦合共振;噪声主要集中在以转速基频的1、2.5、3、3.5、4、7、8、10.5、16、24、40、56 和88 等阶次为中心频率的频带范围内;通过控制转子偏心度和增大电机壳体刚度,可明显抑制电机噪声水平,有关结论可为电机噪声控制提供指导。     

航空发动机离心叶轮高阶模态振动故障研究

研究某航空发动机离心叶轮叶片高周疲劳断裂掉块故障。采用有限元计算分析,确定叶轮激振频率范围内的振动模态及应力分布,选取了对叶片各阶振动模态具有足够敏感性的位置安装应变计。叶片动应力测试获得了叶片大应力振动对应的叶轮共振频率、共振转速及激振源。利用计算和试验获得的数据进行叶片高周疲劳强度分析,提出排故措施并验证。研究结果表明:叶片断裂掉块故障原因是叶轮的高阶模态共振在叶片故障部位形成大应力,超过了其许用应力水平,提出的排故措施有效。发动机研制过程中应通过计算分析和动应力测试充分研究构件在激振频率范围内的各阶振动。     

110MW汽轮发电机组轴系转子不平衡故障的诊断及治理技术

根据振型分离方法和模态理论的基本思想,对检修后的捷克110 MW汽轮发电机组转子不平衡故障进行了诊断.在工作转速下对轴系各轴承进行实测和分析诊断,得出发电机转子7#瓦振动超标的主要原因是转子存在较大的二阶不平衡分量的激振力,并且在转子激振力作用下发电机轴承座刚度降低,轴承座基础产生差别振动,导致7#瓦垂直振动和轴向振动超过振动标准数倍.这种诊断方法在故障诊断和轴系动平衡领域有着良好的工程应用前景.     

转子系统振动的频率可靠性灵敏度分析

摘要：根据转子系统的固有频率与激振频率差的绝对值不超过规定值的关系准则,定义转子系统共振问题的可靠性模式和系统的可靠度,提出避免转子共振的频率可靠性分析方法,应用随机摄动技术、可靠性理论和灵敏度技术,对转子系统共振问题的可靠性灵敏度分析方法进行了研究,并通过数值算例验证了本文方法的有效性。     

磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4倍电磁激振力波及4倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的.然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱...     

磁浮车辆辅助变流器的风机轴承振动失效分析

针对磁浮列车辅助变流器的外转子风机轴承短期内失效问题,首先开展风机装车线路运行和台架安装变频运行的振动测试和频响测试,结合外转子风机双质量振子系统的分析,揭示风机轴承过度磨损故障的原因为耦合共振,耦合共振是由风机4 倍电磁激振力波及4 倍电流谐波激励与其定转子同向运动轴向振动模态产生的。然后提出基于故障振动形态和实测载荷谱归纳方法的故障复现试验方案,并在振动台上成功复现故障。最后给出调整波形弹片的刚度、优化辅助变流器电源谐波电流和适当提高风机转速的整改方案。研究成果可为类似结构的故障定位、分析和复现提供理论指导。     

汽车空调旋叶式压缩机主轴转子的振动模型

主轴转子为汽车空调旋叶式压缩机的核心运动部件,其固有频率和振型直接影响压缩机的工作稳定性。通过对其振动理论分析、实验模态分析以及NX Nastran模态计算,确定了主轴转子的固有频率和振型。研究结果表明,转子系统的固有频率在3300Hz以上,远高于其工作频率,主轴转子的运转是可靠的。振动测试结果证明,压缩机外壳的振动总加速度远低于美国通用汽车公司"GMW标准"的规定上限,从而推断主轴转子工作过程中不会发生共振及由此产生的噪声和大的形变。分析结果也为主轴转子系统的故障诊断和振动控制提供了重要参考。     

Jeffcott转子碰摩故障试验研究

针对工种实际中遇到的机组转子摩故障开展了试验研究,通过大量的试验,观测到了工作转子速低于一阶临界转速时,转子定子局部碰摩引起的倍频振动,高于一阶临界转速时,局部碰摩引起的分频振 及某些转速内出现的异频伪共振现象,试验民其于碰摩力模型和仿真结果定性一致,试验还表明,异频伪共振是高速工作的转子发生碰摩时的主要振动成分,这一结论对诊断和抑制高速转子的异常超标振动有积极意义。     

直升机传动系统扭转振动的分析

为了获得直升机传动系统扭转振动的特性,对直升机传动系统的扭转振动进行了计算和分析.在简化传动系统结构的基础上,将直升机传动系统划分为若干个轴段和圆盘的子系统,根据振型叠加原理,得到了直升机传动系统扭转振动的解,分析了传动系统的扭转频响函数.结果表明:传动系统扭转频响函数幅值的峰值出现在低阶固有频率附近;不同频率激振源的部件引起传动系统同阶扭转共振时,发动机的转速不等,发动机到激振源部件的传动比大,发动机的转速高;在同阶扭转共振中,桨叶引起传动系统扭转共振时,发动机的转速最高.     

可逆式灯泡贯流泵转子系统的动态特性研究

本文用有限单元法对可逆式灯泡贯流泵转子系统的动态特性进行了研究，采用了多种计算模型，由简到繁逐步接近实际结构，并详细地考虑了各组成部分对频率和振型的影响．计算结果表明，一阶频率远远高于泵的工作转速，说明转子系统在正常工作条件下是安全可靠的．     

Investigation of optimum design for nanoparticle dispersion in centrifugal bead mill using DEM-CFD simulation

A bead mill is commonly used to produce nanomaterials. The design of the bead mill rotor is an important factor in efficient nanomaterial production to avoid re-agglomeration. We investigated the effect of bead-mill rotor shape on the dispersion state using experimental tests and the discrete-element method (DEM) coupled with computational fluid dynamics (CFD) simulations. Experimental results using TiO₂ in the bead mill showed that the high rotor rotation speed caused TiO₂ particles re-agglomeration, and a sharp particle-size distribution was obtained by dispersion with a mill with a wide gap between the rotor and the chamber. To evaluate the dispersion performance, bead collisions were analyzed using the DEM-CFD simulation. The simulation results indicated that an increase in bead-collision energy lead to damage of the TiO₂ primary particles and re-agglomeration at a high rotation speed. A uniform dispersion was achieved when the frequency of high-energy collision between the particle and wall decreased and a small standard deviation of the collision energy frequency was obtained by the mill with a wide gap. These simulation results correlate with the experimental results. Therefore, this study shows that the DEM-CFD simulation could contribute to an appropriate rotor design for uniform dispersion.     

离心压缩机转子密封碰磨故障的振动特征及诊断

某离心压缩机试运转阶段,在工作转速下出现振动爬升,导致轴振过大,引起机组打闸停机。为消除机组故障,对启动过程和工作转速下的轴振进行了测试。根据轴振变化趋势及对不同转速和不同时刻的振动时域和频域特征分析,判明该转子故障是由转子和密封碰磨造成的。为验证故障原因,取出隔板密封和轮盖密封,使转子无法产生密封碰磨,此状态下机组运转良好,说明查找的故障原因正确。调整机组密封间隙后,转子故障消除,机组运转良好。     

新型双馈变速凸极同步电机

提出一种新型双馈变速凸极同步电机,阐述了它的基本原理和结构,电机的转子采用分裂磁极和正交绕组, 结构简单、可靠。转子绕组由低频交流变频电源供电,使电机具有变速恒频的特性。通过原型样机的试验,验证了该项发明的正确性和实用性,它将在大型水电、风电中得到广泛应用。     

Rotor Design and Finite Element Analysis of Traveling Wave Rotaty Ultrasonic Motor

The dynamic transfer mechanism of the traveling wave rotary ultrasonic motor rotor-stator' s contact surface is studied in the paper and the key parts stator and cone flexible rotor of ultrasonic motor are designed.The three-dimensional contact model and finite element model considering the radial sliding between the rotor and the stator are established. The relation between the stator surface particle that amplitude frequency characteristics,resonance speed,radial displacement of ultrasonic motor and the tooth height are analyzed. Mass point radial relative displacement of contact surface between the cone flexible rotor,flexible rotor and the stator are contrasted. The cone flexible rotor is better placed on the surface of the stator tooth through its elastic deformation is interpreted. The cone flexible rotor reduces the radial slip between the stator and the output efficiency of ultrasonic motor is improved. The displacement trajectory of the stator surface is synthesized in a row wave cycle. The method of the stator mass point elliptical motion drives the rotor rotation is verified.     

部分充有两种不相溶流体转子系统振动和稳定性的实验研究

实验研究了部分充有两种互不相溶混合流体转子系统的振动和稳定性，分析了充液量对转子系统振动和稳定性的影响。结果表明，部分充有两种互不相溶混合流体转子系统的失稳过程比充有单一流体转子系统的失稳过程更为复杂，其动力特性不仅与自由表面有关，而且还与不同流体分界面上旋转波的特性密切相关。充有两种互不相溶混合流体的转子系统与充有单一流体的转子系统一样，一般在转速超过了其一阶临界转速后就会出现不稳定。转子在不稳定区内既不以一个固定值或转子系统的某阶固有频率进行涡动，也不以转速的某恒比率频率进行涡动。随着转速的增大，转子在不稳定区的涡动频率随之增大。     

呼吸性裂纹转子的瞬态振动特性分析

旋转机械转子轴萌生裂纹后,瞬态加速过程中转涡差角时变使裂纹周期性开合,系统发生不同于稳态情况的振动。本文基于中性轴法确定裂纹开合,数值计算了呼吸裂纹引起刚度时变的转子过临界转速的瞬态振动,分析了裂纹大小、方向角和重力对线性加速转子瞬态振动的影响,以及定功率加速瞬态过程中系统振动响应及稳定性。结果发现,瞬态条件下带呼吸裂纹转子系统亚谐波共振并不明显;裂纹越大,过临界转速时瞬态振幅越大;在临界转速附近裂纹瞬时张开会激起很大的振动;定功率加速过程下,若功率不足够提供转子顺利穿过临界转速,则会出现外界扭矩与瞬态振动的能量耦合,大裂纹还可能造成瞬态振动发展成混沌。