航空发动机动力涡轮转子悬臂分支结构建模与结构参数影响分析

针对某型动力涡轮转子特殊的悬臂分支结构,建立了带分支转盘系统的转子动力学模型,该模型包含了分支系统主要的结构设计参数,推导了其运动微分方程,通过数值方法求解了转子系统的振型、临界转速和不平衡响应,对比了有无考虑分支结构时的计算结果,重点研究了调节分支结构参数,如分支轴长度、法兰盘偏置量、分支安装方位等对系统动力特性的影响。研究表明:分支结构对转子系统的振型、临界转速等存在重要影响,计算时不应简化忽略;调节分支结构参数不会改变转子系统的振型属性,其对临界转速的调节效果与相应振型密切相关;增大分支轴长度、减小法兰盘偏置量以及反向安装分支,会减小转子系统的抗弯刚度,降低临界转速,同时带来涡轮盘处不平衡响应急剧增大的问题。因此,针对分支结构参数进行合理设计,可以对转子系统的动力学特性进行优化和调整。     

双转子航空发动机实验系统的振动特性研究

航空发动机具有工作环境恶劣、可靠度要求高的特点。振动是引起发动机失效的一个关键因素。借助ANSYS等软件对其简化结构——双转子实验台进行了模型建立与仿真分析。结果表明:双转子实验台的共振频率随转速的变化情况与振型的阶数有关;对于同一阶振型,内、外转子不同位置的振幅具有明显差别;改变轴承位置会对各阶临界转速分布情况、各阶振型以及加速到工作转速所经历的临界转速的阶数产生影响。     

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。     

带有支承松动故障的转子系统的非线性振动

应用转子动力学和非线性动力学理论分析了支承松动的转子系统的复杂非线性现象，通过以转速比变化为参数的分叉图得出：当工作转速低于一阶临界转速时，支承松动引起的振动较大；而当工作转速高于一阶临界转速时，松动引起的振幅反而较小，但是在一定的条件下会发生亚谐共振现象而引起较大的振动.同时，还通过频谱分析对转子支承松动的振动特征进行了研究.以上结论及振动特征为旋转机械的转子故障诊断提供了理论依据.     

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.     

非线性转子-机匣系统碰撞稳定性分析

转子与机匣的碰撞在一定条件下可能诱发转子失稳。以转子．机匣系统为研究对象,将转子和机匣视为弹性体并考虑了阻尼的效应,建立了非线性转子一机匣系统的碰磨模型和动力学方程。利用Lyapunov运动稳定性理论和Routh—Hurwitz稳定性准则分析了系统的碰撞和失稳条件,通过数值方法和Matlab程序得到了碰撞和失稳的临界转速以及系统参数对临界转速的影响。理论分析和实例计算表明,转子及机匣的刚度和阻尼对临界转速的影响较大,增大机匣刚度和转子的阻尼可以增大碰撞的临界转速,失稳发生在转速较高时,且失稳的临界转速比碰撞得临界转速高的多。具有重要的工程实用价值,为旋转机械的设计和参数优化提供了理论基础。     

基于Madyn 2000超高压多级离心泵转子动力学分析

针对35 MPa超高压多级离心泵转子系统,采用有限元法计算和实验法测试在不考虑密封且刚性支承下的临界转速和静弯曲挠度,得到Madyn2000二维轴对称转子计算模型;通过计算叶轮前后密封口环、螺旋密封轴套在0. 25mm和0. 5 mm两种密封间隙下的压差、刚度、阻尼以及质量动力特性系数,得出了两种密封间隙作用下转子的坎贝尔图和前两阶临界转速;通过计算转子不平衡阻尼位移响应,得出了其共振放大系数为2. 02,小于隔离裕度临界共振放大系数2. 5,额定工作转速下的转子最大位移响应为7. 22μm,小于密封间隙0. 25 mm,满足API工况设计要求。分析表明,离心泵转子系统的密封结构和密封间隙直接影响其临界转速、模态振型以及频率响应。     

基于ANSYS的大电机转子振动特性分析

作为大电机系统中的关键部件,转子的振动特性直接关系到电机工作性能的优劣。为获得转子的振动特性,从转子动力学基本理论出发,应用有限元分析软件ANSYS研究了转子系统的固有频率和振型,对转子结构进行了模态分析,计算出了转子前20阶模态的固有频率,并得到了转子的临界转速,找出了影响转子动力学特性的主要因素,为设计转子的理想工作转速和提高转子的振动特性提供依据。     

采用电磁轴承控制柔性转子临界转速分布的建模和仿真分析

提出了采用电磁轴承支承柔性转子,通过支承特性的调节,改变柔性转子的各阶临界转速的分布位置,使柔性转子顺利实现超临界运行。将电磁轴承支承特性建模融入到经典转子动力学的柔性转子有限元建模理论中去,构建了电磁轴承支承的柔性转子系统模型进行仿真。仿真结果表明:通过调节电磁轴承的等效刚度,可以明显改变柔性转子平动和锥动两个刚体临界转速,而对一阶弯曲和二阶弯曲两个弯曲临界转速影响不大。调节等效阻尼可明显减小转子过临界时的振动。     

采用电磁轴承控制柔性转子临界转速分布的建模和仿真分析

提出了采用电磁轴承支承柔性转子,通过支承特性的调节,改变柔性转子的各阶临界转速的分布位置,使柔性转子顺利实现超临界运行.将电磁轴承支承特性建模融入到经典转子动力学的柔性转子有限元建模理论中去,构建了电磁轴承支承的柔性转子系统模型进行仿真.仿真结果表明:通过调节电磁轴承的等效刚度,可以明显改变柔性转子平动和锥动两个刚体临界转速,而对一阶弯曲和二阶弯曲两个弯曲临界转速影响不大.调节等效阻尼可明显减小转子过临界时的振动.     

连续质量转子临界转速计算的传递矩阵法

给出了一种计算变截面连续质量转子临界转速的传递矩阵法，该方法是基于〔２〕所提方法和Ｐｒｏｈｌ传递矩阵法发展而来的。由于考虑了连续质量模型，使用了低阶数矩阵和方便的递推公式，从而大大提高了计算精度。利用该方法还能方便地考虑转子本身回转贯量及剪切变形对各阶临界转速和振型的影响。     

叶片专用夹具建模及仿真

叶片专用夹具的振动频谱直接影响着叶片加工中工艺参数的选择,为了能够根据夹具系统的振动频谱选择工艺参数与刀具,建立了夹具和工件工艺系统的几何模型.通过ANSYS10.0,采用四面体单元对几何模型进行网格划分,仿真了工艺系统一、二、三阶振型.由仿真结果可以看出三阶振型分别是X向摇晃,Y向扭振,和X向Y向联合扭振,振动频率分别为21.4 Hz、30.1 Hz及39.2 Hz.分析了共振时的切削反力及发生共振时的转速.由仿真结果可以看出3齿铣刀适合于低速粗加工,7齿铣刀适合于高速精加工,为加工参数和刀具选择提供了理论依据.     

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。     

转子-SFDB系统临界转速及稳定性的一种迭代解法

本文研究装有挤压油膜阻尼器(SFDB)的转子-轴承-支承系统的临界转速计算及运动稳定性分析,探讨了不同的油膜阻尼器设计参数对转子系统临界转速及运动稳定性的影响。文章首先建立起考虑各种因素在内的转子系统的运动微分方程;然后通过复数运算,找出转子系统通过此非线性支承时的传递矩阵;进而用一种新的迭代方法计算转子系统的临界转速及稳定性边界。通过对以上振动特性进行分析,找到挤压油膜轴承-转子系统获得最佳设计时的参数范围。     

VED支承转子的模态频率及稳定性研究

为了研究两端黏弹性橡胶阻尼器（VED）支承单盘转子系统的动力学特性，建立了轮盘位于1/3轴跨处的转子系统有限单元模型。通过求解转子系统的复特征根问题，获得转子系统的模态振型。分析模态频率和阻尼比随转速的变化规律，讨论阻尼器支承刚度、损耗因子和质量参数对模态频率和阻尼比的影响。结果表明，转子系统的阻尼器支承刚度和损耗因子分别存在一个最优值，使得工作转速远离模态频率，并提高了转子系统的稳定性；质量参数对一阶模态阻尼比的影响较小；当质量参数超出某有效区间时，系统将失去对高阶模态响应的衰减作用。     

横向裂纹多盘柔性转子系统的动力学特性

采用Rayleigh方法计算横向裂纹轴单元的刚度模型,基于有限元法建立具有横向裂纹的多盘柔性转子-轴承系统的数学模型.分析裂纹对多盘柔性转子-轴承系统的动力特性的影响,研究由于裂纹的存在而产生的超谐波共振和亚谐波共振,讨论了这些共振的特点,特别是系统的2倍频和3倍频谐波分量的特性,分析了靠近1/2和1/3倍第一临界转速时的轨迹变化以及裂纹的位置和深度对非线性特性的影响.结果表明,与两端刚性支承的简单Jeff-cott转子相比,利用在次临界转速处2倍频和3倍频超谐波成分作为检测多盘转子系统中的裂纹指标是可行的.     

气固分离机转子动力稳定性设计

气固分离机都有一个速度可调的带叶片的转子，其转子轴的设计、除了考虑强度与刚度条件以外，还应当考虑它的动力稳定性，本文从转子运动微分方程入手，对转子进行涡动分析，获得保证其动力稳定的第一临界转速极限值。根据此理论设计的转子已用于生产实际。     

悬臂双盘-轴承转子系统幅频特性分析

目的研究转子系统幅频特性抑制振幅,为提出一种更优化的鉴别方法——振幅跳跃.方法建立具有碰摩故障的八个自由度悬臂双盘-轴承转子系统的力学数学模型,利用计算机数值模拟分析系统的幅频特性.结果该转子系统存在两个临界转速;阻尼能有效地抑制振幅,但当阻尼达到一定值时,再增大阻尼对抑制振幅效果不明显,阻尼使一阶临界转速提高、工作转数范围变窄;碰摩使一阶临界转速提高,共振振幅增大,在低频段出现振幅跳跃现象,随着碰摩间隙的减小,振幅跳跃现象更加复杂.结论在振幅跳跃转速范围,系统的拓扑结构发生了变化,故会出现混沌运动,为研究混沌运动提供一种新的方法.     

挠性转子平衡中影响系数的进一步探讨

由于挠性转子的动挠度及其轴承的动反力是随着转子转速的变化而改变,所以,挠性转子必须在其工作转速下作整个转速范围内转子的平衡。而挠性转子在接近或超过其第一、二阶临界转速时,转子处于共振状态,这时动挠度达到很大的数值。因此,用一般的影响系数法求影响系数值是不可取的。本文从挠性转子平衡理论出发,通过“振型法”与“影响系数法”的基本理论,找出它们间相互关系,从而找得安全通过共振转速的平衡方法,使影响系数法平衡挠性转子更为完善,在此称为“组合平衡法”。     

超高速角接触球轴承—轴系统动态分析

在综合有限元法和滚道控制理论的基础上,给出了角接触球轴承－轴系统在超高速工况下运转时各阶临界转速的计算方法,并讨论了预紧力和转速对轴系临界转速的影响。