柔性转子无试重模态动平衡方法与试验

为解决影响系数法和模态平衡法需添加试重的问题,进一步提高转子动平衡效率,在模态平衡理论的基础上,推导出一种高速柔性转子无试重模态动平衡方法.该方法利用有限元软件对转子进行动力学特性数值模拟,从中获取转子的各阶模态振型函数.结合实时测得的转子不平衡瞬态响应数据,利用建立的无试重模态动平衡方法计算出转子的不平衡量大小及方位.为验证该方法的正确性,在一高速柔性模拟转子试验器上进行了无试重动平衡试验,一次平衡后转子过临界时振幅平均降低70％以上.试验结果表明,该方法能有效、准确、快速地获取柔性转子的不平衡量大小及方位.     

虑及双转速双平面无试重虚拟动平衡研究

针对多盘柔性转子多转速多平面平衡需要多次启停机的问题,研究了一种基于动力学响应分析的虑及双转速双平面无试重虚拟动平衡方法。利用有限元软件Dyrobes建立了与多盘柔性转子实验台动力学相似的有限元模型,通过对平衡校正面施加虚拟不平衡激励,计算了不同转速下不同测点的振动响应,提取了双平衡转速下不平衡激励与振动响应之间的映射关系,得到了不同转速下不同校正平面的影响系数矩阵;对多盘柔性转子不平衡振动进行了测试,将影响系数矩阵代入振动矢量方程,采用最小二乘法计算得到了校正矢量,进行了动平衡前后振动对比。研究结果表明:该方法能在无试重条件下完成对多盘柔性转子的多转速平衡,能够实现一次加重即降低多转速下转子基频振动的目的,显著减少了启停机次数,提高了动平衡效率。     

基于刚体模态的弹性支承转子动平衡研究

针对弹性支承形式下转子动平衡时出现刚体模态振型的问题,对双平面影响系数法与模态N+2平面向前正交法的动平衡机理进行了研究,对低速平衡后转子一阶与二阶临界转速时的振动影响规律进行了归纳,提出了弹支刚性转子模态动平衡操作方法。利用DyRoBeS软件建立了弹支—多盘转子系统模型,进行了转子动力学振型仿真计算,同时搭建了鼠笼式弹性支承结构下多盘转子实验台,进行了两种动平衡方法的临界处振动控制效果实验。研究结果表明:对高阶振型仍表现为刚体模态的弹性支承转子系统进行动平衡,影响系数法低速动平衡后可以同时降低一阶与二阶临界转速处振动幅值;模态向前正交平衡法在一阶临界处动平衡后,可有效降低一阶临界转速时的振动,同时不影响二阶临界转速处的振动幅值。     

力自由不平衡控制下的高速磁悬浮飞轮系统在线动平衡

针对高速磁悬浮飞轮转子的不平衡问题,提出了一种在力自由不平衡控制下的在线动平衡方法,用空气环境下低转速的在线动平衡替代真空环境下的高转速在线动平衡,以实现兼顾高效率和高精度的在线动平衡。通过分析磁悬浮转子系统的不平衡模型和比较各不平衡控制模式下校正质量的求解方法,得出在力自由控制模式下,磁轴承的同频控制电流为零,电磁力在线性化范围内仅是转子位移的线性函数。因此根据转子的同频位移响应可解算动平衡校正质量。通过所设计的磁轴承力自由不平衡控制器使转子绕其惯性主轴旋转,获得了转子同频位移响应。由于系统参数的理论值与实际值存在一定误差,通过一次试重对转换系数矩阵进行了校正。实验结果表明,通过一次试重校正转换系数矩阵,再经过两次试转后即可实现高精度动平衡。另外,转子轴心轨迹显著减小、转子两端同频位移响应分别下降了77.29%和94.14%;在真空环境下,试验转子升速至500Hz时,转子的运行状况与低速状态一致,进一步验证了本文提出方法的有效性。     

基于有限元法的柔性转子虚拟动平衡研究

为了有效地降低回转机械由于质量不平衡引起的振动故障，基于转子动力学理论和有限元数值分析方法，进行了柔性转子系统虚拟动平衡研究。提出了若干种降低系统振动的平衡方案，并分别对平衡结果进行了有限元数值仿真，以寻找最优的平衡方案。实验验证了虚拟动平衡提出的最优平衡方案，该方法可最大限度地降低旋转机械系统实际动平衡过程的启动试机次数。     

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。     

基于B样条的高频比动平衡机的永久标定实现

提出了一种基于双三次B样条插值对刚性转子动不平衡测试系统进行系统标定的方法,该方法可以避免和减少硬支承动平衡测量系统中由于忽略了惯性力和系统阻尼带来的测量误差,实现硬支承和软支承动平衡测量中系统的永久标定。在德国申克ST590平衡电测系统中采用0.5kg、1.6kg、5kg、16kg转子分别在180～1423r/min转速范围内进行标定实验,实验结果表明,该方法的标定结果与状态标定的标定结果具有同等的标定精度和测量精度。     

高速主轴动平衡方法研究现状

动平衡方法是高速主轴在线动平衡的必要条件,是实现高速主轴在线动平衡的关键。基于在线动平衡方法在高速主轴动平衡调控过程中所起到的重要作用,综述了目前所应用于高速主轴及高速转子的各种动平衡方法。详细地阐述了应用于刚性主轴和柔性主轴的动平衡方法,其中针对刚性主轴的动平衡方法主要介绍了力平衡法和影响系数法;针对柔性主轴的动平衡方法则重点对模态平衡法、影响系数法和无试重平衡法进行了详细地梳理。介绍了全息谱动平衡法和低速动平衡法这2种应用于平衡主轴的新方法。最后,对高速主轴在线动平衡方法的发展趋势进行了展望。     

外悬航空涡轮转子的平衡

本文重点讨论了校正面外悬的航空涡轮转子在配有微机化电测系统的硬支承动平衡机的环境下进行平衡的最佳方法－准静－偶分离平衡法，并介绍了在黎明发动机制造公司总装厂对外悬航空涡轮转子试用以用支承动载荷作为外悬转子动平衡检验唯一标准的初步实践情况。     

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。     

30t动平衡机的技术改造

原民主德国产AM-30000动平衡机是大型转子进行动平衡的专用设备,我厂生产的大型压缩机,烧结风机的大型转子均在其上进行动平衡。在使用中存在下述问题; (1)该机床由刚性液轮支承转子,因其支承接触面小及转子在平衡时的不平衡力矩,使支承滚轮在运转时受很大的冲击载荷,滚轮的轴承极易损坏,停机待修影响生产。 (2)为避免损坏转子已加工好的表面,支承点不能支承在转子的轴颈上,造成设计基准与工艺基准不能重合,影响平衡精度。 (3)在修整不平衡量时,因转子重量大,手动旋转移位很困难,劳动强度大,效率低。 (4)调整转子与机床主轴的同轴度困难。 …     

柔性转子无试重模态动平衡测试系统

针对传统柔性转子动平衡方法需要多次添加试重、多次启动而导致平衡效率低、安全性无法保证的问题,提出了一种高速柔性转子无试重模态动平衡方法。该方法借助有限元软件计算得到转子的模态特征,结合测量得到的振动信息,计算出平衡配重的大小和相位。为了将此方法应用于工程实际,研制了一套柔性转子无试重模态动平衡软、硬件测试系统。将该系统与国外同类先进测试设备SIRIUS对比,两者之间的相位测量误差为2.376°。转速计量表明,该测试系统的转速测量范围为0～60kr/min,最大测量误差为10%。应用该系统对跨二阶双盘柔性转子实施了无试重动平衡试验,平衡后一阶振幅下降60.6%,二阶振幅下降74%。试验结果表明,所研制的无试重模态动平衡系统可有效应用于高速柔性转子的动平衡,提高平衡效率和安全性。     

精密离心机动平衡单传感器测试方法的研究

为了增大测试传感器输出的信噪比，提出硬支承外盘刚性转子新的动平衡测试方法。在精密离心机主轴轴线的某一平面内放置1个电容测微仪，测试主轴某个横截面某个圆周不同位置在轴向上的振动量。准静态时，改变轴承气压，测得静不平衡矢量，移动上下校正面上的平衡块消除静不平衡；在此基础上，测得偶不平衡矢量，移动上下校正面上的平衡块消除偶不平衡。应用计算机，从数据采集、处理到控制动平衡执行机构，实现了精密离心机现场动平衡。     

集成GA-PSO方法的转子系统多点不平衡量识别

针对传统转子动平衡方法需多次启车确定平衡配重、平衡效率低、平衡成本高的问题,提出了集成遗传算法(genetic algorithm,简称GA)及粒子群算法(particle swarm optimization,简称PSO)的转子多点不平衡量在线识别方法。该方法的核心是将转子不平衡量分解为数目、位置、质量和相位信息,分别获取转子系统理论不平衡响应与实际振动特征,正反问题角度相结合实现转子多点不平衡量的准确识别。首先,采用集成化的GA-PSO优化算法进行不平衡量识别;其次,通过引入正则化思想构造新的目标函数,利用遗传算法获取不平衡数目的稀疏表示,实现不平衡量数目识别;最后,采用粒子群算法进行不平衡量位置、质量和相位识别,通过缩小粒子群算法初值范围,提高不平衡位置、质量和相位识别精度。仿真和转子实验台实验数据的识别结果表明,该方法可以有效对转子不平衡量进行在线预估,并可有效指导现场无试重动平衡,从而降低后续转子系统现场动平衡的成本,提高其平衡效率。     

基于传递函数的航空发动机柔性转子动平衡研究

将影响系数法和传递函数法应用于航空发动机柔性转子动平衡.以航空发动机柔性转子实验台为研究对象进行实验研究,在不开机情况下通过锤击法获得柔性转子的静态传递函数.选取典型高速柔性转子CFM56-7B发动机低压转子作为研究对象进行数值仿真,通过Ansys谐波响应分析获得转子系统的传递函数.经实验和仿真验证,传递函数法较影响系数法有良好的平衡效果,有效地降低了不平衡转子的振动,避免了影响系数法多次开机的缺点,在航空发动机维护工作中具有良好的应用前景.     

粘弹性支承柔性转子的动力学分析

运用有限元方法,对一端带粘弹性支承、另一端弹性支承的柔性转子进行动力学分析。基于Timoshenko梁单元模型建立系统的有限元模型和运动方程,以考虑转子的柔性和轮盘的陀螺效应。对系统进行自由振动和受迫振动分析,计算转子在不同支承条件下的临界转速与不平衡响应等,探究粘弹性支承的弹性刚度、损耗因子对系统动力学特性的影响。结果表明,粘弹性支承的弹性刚度能显著影响系统的临界转速和不平衡响应。较大的损耗因子能降低不平衡响应,但降低的程度会受到弹性刚度的影响。     

YYW-50000 型硬支承平衡机配ST810型低速电测系统

YYW-50000型硬支承平衡机配ST810型低速电测系统是本公司为满足市场需求,针对数量有限但使用目的性较强的用户,对工件转子质量较大.平衡转速较低[42 r/min(0.7Hz)],平衡精度要求较高的特定工件(多为大型造纸机械类转子和专用设备用转子)进行动平衡检测所需,以期获取对这些大质量工件转子在较低的平衡转速下,达到较佳的平衡效果,所研发的一种专用于大质量、且又具有低速平衡功能和平衡精度的硬支承大型平衡机.并以此弥补我公司现有产品中对40t以上质量段且需低速平衡的产品的空缺.     

多故障转子进动趋势分析与平衡策略

现场机组的振动往往并非由单一故障所引起,在支承刚度的各向异性以及组合故障的共同作用下转子的进动轨迹表现为十分复杂的形式。对机组实施现场动平衡的过程中由于受到这些因素的干扰而无法准确判断转子失衡形式,导致平衡收敛速度减慢甚至出现多次平衡仍无法实现有效减振的情况。通过对进动轨迹的分解,建立以正进动分量初相矢为平衡目标的改进全息动平衡法。由于该方法中排除了反进动分量的干扰,对转子的失衡响应描述更为清晰,提高了平衡收敛速度。此外,根据对进动比的变化趋势提出的现场动平衡终止条件定性地揭示了转子残余振动的来源,从而减少了现场动平衡的盲目性,提高了故障排查的效率。实例验证了改进全息动平衡法以及现场动平衡终止条件的有效性。     

单盘柔性转子瞬态平衡

19世纪50年代发展起来的柔性转子瞬态平衡方法已发展的十分成熟。本文在这种相对成熟的方法的基础上,通过对单盘柔性悬臂转子的加速瞬态动力响应特性的分析研究,建立了单盘柔性悬臂转子的瞬态动平衡方法。该方法只需转子的一次加速启动过程就可识别出转子不平衡的方位。再通过一次加试重加速启动过程可以识别出转子不平衡量的大小。仿真研究结果表明,本文的方法是有效和实用的。     

转子动平衡的技术研究

是通过对转子动平衡的论述,明确机械平衡的目的,掌握刚性转子动平衡的条件、平衡原理和方法,了解转子许用不平衡量的计算过程,让读者对转子的动平衡有个更为深刻的认识,此点也是关键所在.