基于VB的阶梯搅拌轴临界转速算法实现

针对阶梯搅拌轴的临界转速计算问题,提出了一种计算方法。该算法先将带叶轮的阶梯搅拌轴去除其叶轮及阶梯部分,运用传统算法计算出了简化后的临界转速;再计算所去除的叶轮及阶梯部分临界转速,该部分通过综合运用经典算法及积分法进行计算并得出了其临界转速;最后,利用邓柯莱累加法得出了原搅拌轴的临界转速。利用VB编程软件对算法进行了编程,以几种常用搅拌轴为例,对其一阶临界转速进行了计算。利用ANSYS软件对算例结果进行了计算对比。研究结果表明,该算法准确可靠,简单方便。     

基于离心泵全流场的流固耦合分析

运用ANSYS workbench软件,选取IS100-65-200型单级单吸离心泵作为研究对象,对离心泵包括叶轮、螺母和轴等转子系统进行单向流固耦合分析。在流固耦合计算中,施加到固体结构的流场载荷不仅有叶轮和蜗壳内部流场,同时还考虑了叶轮前后腔的流场载荷;对转子系统力学分析仅对轴承与轴接触处采用轴向和径向约束较符合实际的约束条件。此外,为了解泵转子系统的固有频率和临界转速等问题,本文还对转子系统进行了模态分析,得到了其固有频率和振型,并将计算得到的临界转速与常规的临界转速计算结果进行了对比分析。     

电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子特性分析及应用

面向高速无油节能环保型流体机械技术的实际需求,重点对某一电磁轴承-空心轴-离心叶轮转子系统的支撑刚度、临界转速和叶轮强度进行了有限元分析。研究表明：该电磁轴承的支撑刚度为813000~7317000 N/m;在设计转速下,转轴为刚性轴,可采用刚性轴的电磁轴承控制方案,离心叶轮强度满足材料要求。     

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.     

某顶部齿轮箱轴系动力学特性分析

本文以顶部齿轮箱与主减旋翼轴组成的共轴对转轴系为研究对象,考虑了联轴器、轴承等部件的刚度,计算了转子系统的动力学特性,同时分析了中介轴承刚度对转子系统临界转速的影响。结果表明,该转子系统第一阶临界转速远高于最高工作转速,转子系统设计较为安全;在讨论的范围内,中介轴承支承刚度对该转子轴系的影响不大。得到的相关结论可为齿轮箱、试验台设计提供一定的参考。     

基于流固耦合的轴流泵流动与可靠性分析

某泵站中的轴流泵是整个调水工作正常进行的关键设备。针对轴流泵运行的高效性和安全性问题展开分析，通过数值模拟的方法研究设计工况下轴流泵内部的流动状况、预测水力性能。在流场计算结果的基础上，对轴流泵包括叶轮、转轴的转子进行建模，运用ANSYS Workbench软件对叶轮内流场与转子进行了流固耦合数值模拟，分析叶轮部件的受力与变形情况，校核工作轴的临界转速，为轴流泵的安全运行提供依据。     

阶梯轴临界转速简单计算方法

将Rayleigh能量方法及等效刚度法相结合,计算阶梯轴的一阶固有频率和一阶临界转速.这一计算方法简单、实用,可用于轴类零件的设计计算.     

旋叶压滤机临界转速的计算与实测

采用求解转轴系统弹性线的微分方程和应用累试法计算了多转子悬臂轴系统的各阶临界转速,计算结果与实测结果基本吻合。     

转轴系统临界转速的测定

一、前言转轴临界转速实质上就是轴系发生共振时的转速。在临界转速时,转子的振幅将急剧增加。为此,在设计转轴时,应避免使工作转速接近或等于临界转速。由于影响临界转速因素很多,特别是挠性轴承影响因素更加复杂,计算误差有时可高达30％以上。为此可同时通过实验来测定。由于在达到临界转速时,转轴的振幅会急剧增大,不少人就以此来制定临界转速。但是这种     

整体式离心压缩机高速轴转子动力学分析

为了提高整体离心式压缩机高速齿轮轴转子的稳定性与可靠性,通过专业转子动力学分析软件建立了高速轴转子的动力学模型,分析叶轮与轴承等因素的变化对转子动力学性能的影响。通过增加叶轮转动惯量,减小叶轮质量、叶轮质心与轴承间距,增加齿轮箱轴承跨距、增大轴承轴颈与轴承刚度等措施可提高转子的一阶临界转速;通过增加叶轮转动惯量,减小叶轮质量、叶轮质心与轴承间距,减小齿轮箱轴承跨距、轴承轴颈,增大支承轴承刚度等措施可提高转子的二阶临界转速。反之则降低转子的一阶、二阶临界转速。     

离心式液氢泵的动力特性与传热特性分析

对输运液氢的离心式液氢泵进行低温结构设计与动力单元分析,叶轮是速度能转变为压力能获得高压流体的重要部件,对离心泵的稳定输出特性有较大的影响。其中,转子(包括转轴和叶轮)是连动部件,也属于低温泵结构性传热部件。对应用于储运系统的某小流量高压头的离心式液氢泵的叶轮和转轴部件,进行功能分区,利用CFD内嵌模块对其进行数值计算。根据运行系统中输送载荷,对低温条件下的转子部件进行热-结构耦合瞬态应力应变分析,获得其动力特性;采用流固耦合方法,对叶轮区的流体域进行数值计算,分析不同流体载荷下叶轮表面应力分布;对低温离心泵轴-叶轮的传热区进行设计,分析低温-室温隔热效果,为离心式液氢泵的设计研发、结构优化和性能改进提供理论依据和参考。     

弹性支承的悬臂转子临界转速计算分析

临界转速是各类高速旋转机械一个重要参数,以弹性支承的悬臂转子为研究对象,分别采用传统公式法和基于有限元ANSYS软件对其求临界转速,再利用转子动力学专业软件SAMCEF进行分析该转子的临界转速,把三种方法求得的数值进行分析比较,结果表明转子动力学专业软件SAMCEF对转子临界转速的计算准确性更高,计算更为方便,为工程实践计算转子临界转速提供了很好的工具。     

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。     

轴向柱塞泵主轴及缸体旋转组件临界转速分析

以斜盘式轴向柱塞泵的主轴及缸体旋转组件组成的转子系统为研究对象,分别利用传递矩阵法及ANSYS有限元分析方法得到了其临界转速,即转子发生共振时的转速,通过两者结果的对比,证明了有限元方法的准确性;进而通过有限元分析,得出增加轴承刚度及减小缸体质量可以有效提高轴向柱塞泵转子系统的一阶临界转速的结论。通过研究,提出了轴向柱塞泵转子系统临界转速的计算方法,为进一步研究轴向柱塞泵转子系统的动力学特性奠定基础。     

混流泵起动过程转子轴心轨迹的试验研究*

混流泵起动过程中的振动失稳严重威胁着泵机组的安全,研究起动过程中的轴心轨迹,可以全面、直观地反映瞬态效应对机组运行稳定性的影响,掌握非调节工况下转子的振动状态。基于本特利408数据采集系统,测量获得了起动加速过程中不同转速下转子的轴心轨迹图和时域图,分解提纯一倍频和二倍频轴心轨迹图及其时域图,解析起动过程不同转速下的频谱图。研究结果表明,加速过程中,一倍频轴心轨迹由长短轴相差不大的椭圆逐渐变为圆形,可以判断转子存在弓状回转涡动且涡动不断加剧;二倍频轴心轨迹由近似水平线段逐渐变化为水平方向扁平的椭圆,可以判断转子存在不对中现象且水平方向的振动不断加剧。结合瞬态外特性曲线,研究发现随着转速的逐渐增大,转子系统的瞬时水力冲击逐渐增大,转子不平衡量和径向偏移量逐渐增大,振动情况逐渐加重,当转速达到最大值时,轴系振动出现一个峰值并随转速稳定有所降低并逐渐趋于稳定。加速是引起轴系振动的主要原因,瞬态效应是影响振动故障恶化的重要因素。研究成果对于实时评估混流泵起动过程中的轴系运行状态、有效降低或防止振动故障的恶化具有重要的工程应用价值和理论指导作用。     

Robust rotor dynamics for high-speed air bearing spindles

For ultra-precision machining machine tool components need to operate outside critical frequencies of the machining system to avoid insufficient surface finish caused by vibrations. This particularly applies to tooling spindles as those are generally the component of a machine tool with low stiffness and damping values. Surface finish and shape of a machined part rely directly on the overall accuracy in motion of the tooling spindle over the entire machining parameter and speed range. Thus spindle designs for an operation outside critical frequencies combined with high stiffness and damping values are crucial for ultra-precision machining.For sufficient stiffness properties bearing gaps of gas bearings have to have a size of only a few microns and show a distinct sensitivity on temperature and for journal bearings also on speed. This again means that bearing properties change with temperature and speed. Considering a spindle system comprising a rigid shaft rotating in a radial/axial bearing system with changing stiffness and damping properties leads to a resonance speed map with changing rigid mode resonance speeds.This paper treats the influence of shaft speed and temperature on bearing gaps from which rigid mode resonance speeds for a shaft spinning in a bearing system are derived. The quoted influence of centrifugal load and temperature on bearing stiffness, damping and load capacity can be applied to any kind of gas bearing. Therefore the calculation of bearing stiffness, damping or load capacity is not treated in detail. The reader will be shown that there are simple design rules for air bearing systems and shafts of high-speed tooling spindles to avoid critical speeds through the entire speed range. Finally, methods of how to prove the initial design goals and how to verify dynamics of high-speed spindles in production will be presented to the reader. It will also be shown that there are production high-speed spindles available which do not include any critical speed within their speed range and thus show robust rotor dynamics with extremely low errors in motion.Procedures in design, validation and application treated in this paper shall give the reader not only design guidelines for spindles to avoid critical spindle speeds within its speed range, but also recommendations for machine tool builders and end-users for a machine operation taking machine and rotor dynamics into account. As the knowledge for this paper is predominantly based on the experience and work of the author himself only a few references are used. However presented testing results entirely confirm the approach presented in this paper.     

基于磁流变阻尼器的转子系统振动PID控制研究

针对大型旋转机械通过临界转速时振动过大的问题,搭建了转子实验台,在不改变转子轴系原有支撑形式的基础上,将磁流变阻尼器作为辅助机构安装在转子上,通过实验研究了阻尼器对转子振动的影响规律。提出了一种PID控制策略,设计了转子振动主动控制系统,以振动幅值为反馈参数,实时调节阻尼器电流,在线抑制转子振动。研究结果表明,该阻尼器可以有效抑制转子临界转速附近的振动,降幅可达90%;通过采用PID控制策略,可根据转子振动变化在线改变控制电流,使转子振动稳定在目标值附近,实现了转子系统开机加速过程振动的自动调控。     

Optimum shape design of rotating shaft by ESO method

Evolutionary structural optimization (ESO) method is based on a simple idea that the optimal structure can be produced by gradually removing the ineffectively used material from the design domain. ESO seems to have some attractive features in engineering aspects: simple and fast. In this paper, ESO is applied to optimize shaft shape for the rotating machinery by introducing variable size of finite elements in optimization procedure. The goal of this optimization is to reduce total shaft weight and resonance magnification factor (Q factor), and to yield the critical speeds as far from the operating speed as possible. The constraints include restrictions on critical speed, unbalance response and bending stresses. Sensitivity analysis of the system parameters is also investigated. The results show that new ESO method can be efficiently used to optimize the shape of rotor shaft system with frequency and dynamic constraints.     

基于ANSYS旋转机械模块的转子动力特性分析

利用ANSYS中的旋转结构分析模块对转子系统进行动力特性分析,特别是对不同结构的转子进行了临界转速的计算。在某种程度上,转子系统受到的激励载荷与转子系统的特性都与转速相关,因此确定转子的临界转速就显得十分重要。利用梁单元和弹簧单元建立了转子有限元模型,通过临界转速图谱法和同步响应法确定了转子的临界转速。