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.     

油孔数量对浮环轴承润滑特性的影响

不同油孔数量会改变浮环轴承油膜润滑特性,从而影响转子的振动特性及稳定性。基于流动连续性方程与轴承润滑理论,推导浮环轴承油膜控制方程,揭示油孔数量与浮环轴承润滑特性之间的关系。以某型汽油机用涡轮增压器浮环轴承为例,构建浮环轴承有限元模型,基于计算流体力学方法分析油膜润滑特性,研究不同油孔数量对浮环轴承最大压力、油膜承载力及动力学特性系数的影响。结果表明：浮环油孔数量从2增长到8,内外油膜最大压力、外油膜承载力及油膜动力学特性系数下降,内油膜承载力上升;内油膜承载力在油孔数量为2时随着转速的上升而逐渐下降,在油孔数量为4时无明显变化,在油孔数量为6、8时随着转速的上升而上升;随着转速的上升,油孔对承载力的影响逐渐上升,而对最大压力及动力学特性系数的影响逐渐减小。     

联轴器扭转刚度对潜油电泵细长串联轴系扭振特性的影响研究

为解决在满负荷、长周期运行工况下潜油电泵下保护器轴易断裂的问题,以潜油电泵细长串联轴系为研究对象,分析联轴器扭转刚度对细长串联轴系扭振特性的影响。采用DyRoBeS软件构建细长串联轴系扭振模型,分析轴系扭振特性,结合扭转振型与模态扭应力分布,确定轴系下保护器轴退刀槽为危险截面,研究联轴器扭转刚度与该危险截面扭应力的关系。分析结果表明：将联轴器1,2的扭转刚度均从设计值的20%按一定比例增大至设计值的500%,则联轴器1的第1阶扭振临界转速的增幅为21%,联轴器2的第1阶扭振临界转速的增幅达64%;将联轴器1的扭转刚度从设计值调整为设计值的40%,则轴段危险截面扭应力降幅约为55%;将联轴器2的扭转刚度从设计值的300%调整为设计值的40%,轴段危险截面扭应力降幅约为35%。调整联轴器1的扭转刚度至7.12×10⁴ Nm/rad,可有效减小轴段危险截面扭应力。研究结果可为解决潜油电泵细长串联轴系下保护器轴的断裂问题提供参考。     

基于双闭环励磁电调矿用电铲电控系统研究

目前矿用电铲常见的是采用磁性触发器进行控制,存在系统动态响应慢、动态指标欠佳、电铲特性不理想、结构复杂等缺陷,采用电流内环和电压外环的双闭环励磁电调方案,设计了一种先进的电子集成电铲电控系统,详细介绍了系统电路结构,尤其是电压、电流调节器及其反馈电路与特性适配电路的基本原理和功能特点。在实际应用中,该系统具有结构简单、技术指标性能好、动态响应快等优点,较好地满足了现场控制和实际生产的要求。     

基于模态振型分析的大型汽轮机低压转子高速动平衡方法

针对目前传统影响系数法难以平衡某些大型汽轮机低压转子的难题,提出一种基于模态振型分析的大型柔性转子高速动平衡方法。在分析汽轮机转子系统结构的基础上,综合考虑了动平衡机摆架轴承座的动力特性,采用基于有限元的转子轴承动力学分析商业软件DyRoBeS建立了转子-轴承-摆架系统模型,分析转子系统临界转速和振型,从而根据转子的模态振型,结合柔性转子影响系数平衡法要点,设计合理的平衡工艺,有针对性的选择平衡校正面和平衡转速点,采取逐阶次平衡的方法,实现这类大型特殊柔性转子的动平衡。最后以哈汽产的66万千瓦大型汽轮机低压转子高速动平衡试验为例,应用结果表明采用该方法能有效平衡大型柔性转子,且减少了起机次数,节省了平衡费用。     

基于有限元模型的电机零部件与整机结构振动关联特性

针对电机由多个复杂零部件组合而成导致系统振动故障难以准确诊断的问题,推导了含定子绕组、铁芯、端盖、转轴等电机零部件系统结构动力学方程,采用有限元法构建了某型异步电机零部件与整机系统动力学模型,并运用锤击法验证了建模法的有效性。通过分析无相对位移连接组件与整机有限元模型的固有频率值,得出底板、定子绕组、转轴、铁芯、前端盖及后端盖零部件对整机前三阶模态的贡献程度依次增大;研究零部件间连接方式对电机固有频率的影响,发现电机各阶固有频率随着零部件间连接刚度值增大而增加规律,这些可为电机振动故障分析与动力学设计提供参考。     

基于动力学有限元模型的多跨转子轴系无试重整机动平衡研究*

针对多跨转子轴系现场动平衡需频繁启停机的问题,结合影响系数平衡法和模态振型平衡法特点,提出一种新的基于动力学有限元模型的轴系无试重整机动平衡法。综合转子动力学相关理论和有限元技术,通过仿真构建与轴系结构尺寸和运行参数相符的转子动力学有限元模型。采用柔性转子共振分离原理,分析轴系振型和不平衡振动阶次以确定各跨转子加重平衡平面数和位置,分别在各跨转子平衡位置处施加不平衡激励,获取轴系平衡转速下各振动测点处不平衡响应,计算出相应的加重影响系数,从而取代轴系现场动平衡中需要多次启停机试重测取过程。然后采用最小二乘法通过解平衡矢量方程组得到轴系所需的平衡配重。最后以模拟百万兆瓦超超临界汽轮机的四跨五支承柔性转子轴系试验台为例,应用该方法开展了2 700 r/min转速下轴系四个平面同时配重动平衡试验,单点降幅最高达53%,实现了无试重下柔性转子轴系整机动平衡,可有效减少因盲目试重次数,节省平衡费用和周期。     

一种光纤光栅传感实验仪的可靠性分析

光纤光栅作为一种传感单元可以测试应变、温度和压力等物理量.近年来,可用于光纤光栅信号解调的技术和仪器相继出现,并在不同的场合得到了很好的应用.但由于制造、安装和操作等原因,这些仪器的可靠性问题也开始引起不同程度的关注.仪器的可靠性分析是其设计过程中不可缺少的重要环节之一.以一种基于匹配解调技术的准分布式光纤光栅解调仪为例,介绍了该仪器的基本组成和原理;采用故障树法从机械和光电器件的可能出现的如光纤光栅脆断、螺钉松动和脱焊等故障和失效形式出发,根据光路配置、电路以及机械结构分析了可能的故障模式,计算了可靠性.结论有利于对这类仪器的故障诊断和维护.     

基于PLC和变频器技术的现代电梯控制系统设计

电梯作为现代工业和建筑行业中重要的运输工具,其可靠性、安全性、舒适性、节能性的要求越来越高。提出了一种基于PLC和变频器联合的电梯控制方案,通过采用PLC控制器实现电梯的逻辑控制,从而提高电梯运行的稳定性及可扩展性,利用变频器控制电梯曳引系统,以获得理想的速度变化曲线,实现电梯运行的高效与节能。最后,采用组态监控软件进行了仿真实验,结果表明该控制方案不仅能够达到现代电梯运行的基本控制性能需求,而且有利于提高电梯运行的可靠性和舒适性。     

考虑加工精度等级的核动力潜艇永磁电机转子结构不平衡振动响应分析

针对低速巡航下核动力潜艇永磁电机转子振动控制要求高、且因永磁体结构磁干扰难以通过动平衡机进行不平衡量控制的问题,提出一种从加工工艺精度来减少转子结构不平衡振动响应的分析方法,以满足潜艇巡航时低振动隐蔽性的需求。首先根据零部件加工工艺情况,构建出五种典型加工工艺的公差模型,揭示加工精度等级与转子结构不平衡量之间的内在关系,然后采用有限元法,建立典型加工工艺下转子不平衡激励下的动力学模型,通过稳态同步响应分析得出转子的振动响应图谱,最后根据振动响应值大小来评价加工精度等级对转子振动的影响程度,找出巡航状态89 r/min额定转速下电机转轴同轴度加工精度对电机振动幅值影响最大,而电机转轴端面平面度的影响最小。论文结论可为在满足装配需求前提下转子加工精度等级的优化提供参考。