单双盘转子稳态和瞬态响应对比分析

为了解转子稳态响应和瞬态响应振幅及临界转速的差别,以及加速度对转子瞬态响应的影响规律,对Jeffcott转子、单盘悬臂转子和双盘转子进行了稳态和瞬态响应的对比分析。分析结果表明：瞬态响应振幅峰值要小于稳态响应,临界转速也略有变化;加速度越大,振幅越小,临界转速越大。     

高炉煤气余压透平膨胀机转子动力特性

针对TRT转子振动过高及机组运行效率低等问题,开展TRT转子动力特性的研究。采用三维软件UG进行了转子的几何建模,导入Ansys Workbench中建立了有限元分析模型,对转子动力特性-模态、临界转速和稳态不平衡响应进行了计算与分析,在此基础上用有限元模型分析了不同支承刚度和不同支承位置对转子动力特性的影响规律,并在高速转子试验台上进行了试验。研究表明,计算与试验结果相差3%以内,有限元分析结果能真实反映出转子的动力特性。支承刚度与支承位置均对转子的第1、2阶临界转速有明显影响。不平衡响应中1阶最敏感的为二级叶片位置,2阶最敏感的为头部(联轴器)位置。为其他同类型转子的动力特性计算与分析提供了参考。     

流线隧道式涡轮增压器转子动力学特性分析

为研究流线隧道式涡轮对涡轮增压器转子动力学特性的影响,将某型号车用涡轮增压器叶片式涡轮替换为流线隧道式涡轮,建立了密封流体激振、叶尖间隙激振和隧道涡轮轮缘间隙激振耦合条件下的转子系统模型,计算分析了涡轮材料和轮缘间隙对转子临界转速、稳态响应以及瞬态响应的影响。结果表明,K418高温合金隧道涡轮转子一阶临界转速大幅降低,稳态响应稳定性较好,但瞬态响应振动剧烈、失稳,表明隧道涡轮采用K418高温合金需要调整结构设计;SiC陶瓷隧道涡轮转子一阶临界转速下降、稳态响应振幅增加,但对转子稳定性影响不大,二阶临界转速有微小增加,稳态响应振幅下降,瞬态响应稳定性较佳。     

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。     

影响系数法与模态平衡法的转子过临界振动研究

针对影响系数法与模态平衡法对转子动平衡后控制过临界振动效果不同的问题,对双平面影响系数法与模态N平面全正交法的平衡机理进行了研究,对动平衡后平衡转速与各阶临界处振动影响规律进行了归纳。利用转子动力学软件DyRoBe S建立三级轮盘转子结构有限元模型,同时搭建刚性支承三级轮盘转子系统实验台进行了不同动平衡方法的过临界振动控制效果实验。研究结果表明:影响系数法所加配重只能降低平衡转速处的振动幅值,但会破坏其它转速时的平衡状态;模态全正交平衡法配重后,有效减小某一阶模态不平衡量同时不影响其它阶模态不平衡量,即大幅度降低了某一阶临界转速处的振动幅值,同时未对其它阶次临界处的振动幅值产生影响,不会破坏其它阶次动平衡后的效果。     

挤压式磁流变液阻尼器--转子系统的动力学特性与控制

用磁流变液代替常规挤压油膜阻尼器的润滑油,可制成阻尼特性受磁场控制的挤压油膜阻尼器,用于转子系统的振动控制。依据Bingham模型推导了磁流变液挤压油膜的雷诺方程及其解的表达式,给出了油膜流速、压力分布、油膜反力和阻尼器内磁拉力等的计算公式;以磁流变液阻尼器—刚性转子系统为例,理论分析了挤压油膜的力学特性和转子系统的不平衡响应特性;设计和制造了一种用于转子振动控制的挤压式磁流变液阻尼器;试验研究了支承在该阻尼器上的单盘偏置柔性转子系统的不平衡响应特性和控制方法。研究表明,磁拉力可降低一阶临界转速和临界振幅;油膜反力可降低转子系统在无阻尼临界转速处的振幅,并使一阶有阻尼临界转速增大;通过开关控制能使阻尼器具有最佳的减振效果,使转子振幅在全转速区达到最小。     

双盘悬臂柔性转子—挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡和加速响应特性

建立了双盘悬臂柔性转子—同心型挤压油膜阻尼器 (SFD)系统的运动微分方程 (定常转速和定常加速 )及突加不平衡响应方程 ,分析了系统参数对于突加不平衡响应的影响和加速通过双稳态响应区的突加不平衡及加速响应特性。研究结果表明 :系统参数的变化对突加不平衡响应的变化有较大的影响。对于加速通过双稳态响应区的突加不平衡响应 ,突加不平衡发生在不同的转速比区 ,响应走的路径也不相同 ;不同的盘上发生突加不平衡 ,对于不同临界响应有影响 ;对应两个盘上不同的不平衡量 ,不同阶临界转速处的加速度响应特性不同 ;当悬臂盘距 SFD轴承支承的相对长度较大时 ,系统整体的加速度响应特性较好 ,但突加不平衡后的瞬态振幅也较大。     

双盘转子系统各参数对转子瞬态响应影响的研究

为了研究双盘转子系统各参数对转子瞬态响应的影响,笔者运用传递矩阵法建立了双盘转子系统的运动微分方程,利用Simulink动态仿真系统对双盘转子进行了数值仿真,着重分析了不平衡量、加速度、支承刚度、阻尼、支承位置等参数对转子瞬态响应的影响。分析结果表明:不平衡量与振幅呈线性关系,不平衡量增大,振幅增大;加速过程中加速度增大,振幅减小,临界转速增大;减速过程中加速度增大,振幅减小,临界转速减小。分析结果对于研究航空发动机转子的瞬态动平衡方法、转子结构的合理设计、发动机工作过程加速、减速要求都有着理论指导意义。     

双盘悬臂柔性转子一挤压油膜阻尼器系统的突加不平衡和加速响应特性

建立了双盘悬臂柔性转子一同心型挤压油膜阻尼器(SFD)系统的运动微分方程(定常转速和定常加速)及突加不平衡响应方程,分析了系统参数对于突加不平衡响应的影响和加速通过双稳态响应区的突加不平衡及加速响应特性。研究结果表明系统参数的变化对突加不平衡响应的变化有较大的影响。对于加速通过双稳态响应区的突加不平衡响应, 突加不平衡发生在不同的转速比区,响应走的路径也不相同不同的盘上发生突加不平衡, 对于不同临界响应有影响;对应两个盘上不同的不平衡量,不同阶临界转速处的加速度响应特性不同;当悬臂盘距SFD轴承支承的相对长度较大时, 系统整体的加速度响应特性较好, 但突加不平衡后的瞬态振幅也较大。     

考虑接触效应的拉杆转子非线性动力学特性分析

本文建立了两盘拉杆式转子轴承系统动力学模型,模型受不平衡力和非线性油膜力激励,拉杆转子轮盘之间接触刚度由接触理论计算得到,采用4阶龙格库塔法进行求解,并使用分岔图和Poincare映射对比分析了不同的转速下,拉杆转子与单盘整体转子的非线性动特性的差异。通过研究得到以下结论:随着转速变化,相比于单盘整体式转子,考虑盘间接触效应的影响会使系统非线性动力学行为更加复杂,在中高转速范围内拉杆转子系统响应状态在周期运动与准周期运动或混沌运动状态之间出现多次反复,拉杆转子系统初次发生分岔的转速值变大,响应的幅值减小,在低转速范围内,盘间接触状态对系统状态影响较小,系统不受转速变化影响。     

滚动轴承支撑的卧式转子一阶临界转速的测试

通过分析影响滚动轴承支撑的卧式转子的一阶临界转速的诸多因素,指出较为合适的临界转速确定方法,即转子加速旋转、跨过共振区的加速共振法,并通过实验,测定了某型号转子系统的一阶临界转速。然后,又采用锤击法的多种测试方案,进行测试和对比,探讨锤击法最佳测点的选择和锤击法替代加速共振法的可能性。最后,提出了滚动轴承径向刚度的简化模型,解释测试数据的一些特点。     

600MW超临界汽轮发电机组低压转子叶片脱落振动特性研究

针对国产600 MW超临界汽轮发电机组低压2转子末级叶片脱落故障问题,开展低压转子叶片脱落对机组轴系振动特性的影响研究。采用有限元法构建轴系动力学模型,进行临界转速与振型分析;通过施加瞬态激励力模拟叶片脱落,建立低压转子叶片脱落瞬态激励模型,开展机组轴系非线性瞬态时域分析,得到工作转速3 000 r/min下轴系叶片脱落和各轴承处振动响应;对比激励前后振动响应,总结低压转子叶片脱落故障对轴系振动的影响规律。研究发现,轴系振型以各跨转子弯曲振型为主,叶片脱落主要影响其所在跨转子的振动特性,且表现为典型的瞬态不平衡振动特性。     

单盘非对称刚度转子等变速过程瞬态响应分析

研究了具有初弯的不平衡非对称刚度水平刚支Jeffcott转子系统,利用Lagrange第二类方程建立转子运动微分方程,在单盘转子过临界转速的基础上考虑了非对称刚度建立了非对称刚度转子的运动微分方程模型,并运用数值分析方法结合实例对不同刚度比、不平衡量、不同初弯值以及质量偏心与刚度方向间夹角在非对称刚度转子等加速过临界转速时的动挠度、相位角和进动角速度的变化规律进行了分析。研究表明:刚度比、不平衡量、初弯值以及质量偏心与刚度方向间夹角的变化都会引起动挠度幅值的改变;其次相位角和进动角速度受四个参量的影响较大。     

变支承磁悬浮转子超临界运行仿真研究

针对工业中转子系统在跨越一阶临界转速时,振动幅度过大及失稳的问题,通过对转子系统平稳跨越一阶临界转速方法的归纳和研究,提出了一种基于主动控制下的磁悬浮轴承—转子系统变支承跨越一阶临界转速的方法。首先建立了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统数学模型,并分析了两支承转子系统和三支承转子系统跨越一阶临界转速时的响应特性;然后利用ADAMS和Matlab联合仿真了主动控制下的变支承磁悬浮转子系统跨越一阶临界转速时的振动特性。仿真研究结果表明:变支承磁悬浮转子系统在超临界运行时具有良好的减振效果,与传统两支承转子系统相比,其最大振幅减小了52.6%。     

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。     

单盘转子的瞬态不平衡动力相应分析

建立了Jeffcot转子的瞬态运动方程,采用S imu link程序进行数值仿真,得到转子系统在不同加速度下的瞬态动力响应。就不同加速度下转子系统振动的振幅、相位、进动角速度随时间和转速的变化规律分别作了较详细的讨论,得出了相应的结论。发现转子变速越过临界转速时,振幅、相位和进动角速度均与转子偏心相对于转子挠曲面的位置有关。进动角速度波动的极小值和极大值都对应着响应曲线过临界后波动的极小值。振幅、相位、进动角速度在过临界后的波动频率随转速增加而增加。该仿真结果与试验结论相吻合[4]。     

柔性转子加速过临界瞬态响应特征分析

对于工作一阶或多阶临界转速以上的转子系统,转子如何安全平稳越过临界转速已成为研究热点。本文中建立了考虑变速转子运动微分方程以及越过临界转速时瞬态动挠度随速度变化的新模型,通过Newmark-β积分法得到越过临界转速的动挠度、进动角速度随加速度和阻尼系数变化的曲线,得出加速度和阻尼系数会影响进动角速度及动挠度波动频率和幅度。小阻尼系数会加剧转子过临界的波动并产生反进动以及反进动与动挠度变化的对应关系,阻尼系数大到一定数值能使转子平稳越过临界转速等一系列规律。     

双盘柔性转子突加不平衡瞬态响应研究

转子系统在运转过程中可能由于叶片断裂等原因造成自身不平衡量突然增大,转子系统在突加不平衡条件下的响应特性是一个很值得关注的问题。运用传递矩阵法建立了双盘转子系统的运动微分方程,以Newmark-β积分法求解,模拟对比了转子系统在稳态和瞬态两种运转状态下的突加不平衡响应。结果表明:加速起动下转子越过临界转速后突加不平衡引发的震荡波动与自然波动频率一致;震荡波动的最大振幅与阻尼、突加不平衡总量及系统瞬时转速相关,波动的持续时间主要受系统阻尼影响;不同盘上发生突加不平衡,对临界转速处的响应振幅影响不同。     

基于非平稳信息的转子瞬态动平衡方法

有效控制转子系统过临界时的振动幅值是保障系统安全运行的重要手段,针对现有转子动平衡方法处理非平稳数据的不足,提出了基于非平稳信息的转子瞬态动平衡方法。该方法基于模态平衡法的思想,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)从转子起车加速瞬态响应数据中提取临界转速附近的转频振动信息,借助于键相信号获取平衡转速下的初相点信息。通过添加合理的试重,用全息动平衡实现了转子系统的模态平衡,避免了传统模态平衡法需要获取临界前后稳态数据的风险,使转子系统可以顺利地通过临界共振区。实验结果表明,该方法可以有效降低转子系统的一阶临界振动,同时有效减少平衡过程中的起车次数。     

温度对小型涡轮泵转子临界转速影响研究

为研究小型燃气涡轮转子工作期间转子轴向温差对转子的动力学特性的影响。利用workbench对转子进行瞬态热仿真,分析转子在工作期间的温度分布规律,并将温度分析结果施加至转子模型上,通过采用传递矩阵法,对温度场作用下涡轮转子的临界转速进行分析计算,结果表明,临界转速随温度的升高降低。轮盘的温度升高会引起第三阶临界转速下降,对一二阶影响很小;轴段的温升对前三阶临界转速都有降低的效应。