柔性支承下的大型离心压缩机转子振动特性

支承刚度对转子系统的动力学特性具有重要影响。针对大型离心压缩机转子在高速平衡条件下和实际运行工况下的支承刚度差异导致的振动问题开展研究。由于高速动平衡机的摆架刚度较低,使得一些大型离心压缩机的轴承油膜刚度与支承刚度几乎相当,导致2阶弯曲临界转速大幅降低,从而使得转子振动超标,高速动平衡难以满足标准要求。结合实际案例分别进行不考虑支承刚度及带有动平衡机摆架刚度的转子动力学分析,并对轴承瓦块、轴承座、机壳、底座进行有限元分析,获得压缩机转子的基础刚度。结果表明,考虑支承刚度的转子2阶临界转速出现了11.1%～18.3%的下降,1阶临界仅下降3.6%～7.3%,与高速动平衡试验结果吻合较好,实际支承刚度因大于轴承刚度3.5倍,机械运转试验显示1阶临界、2阶临界转速未有实质性下降,且振动满足API617标准要求,与不考虑支承刚度的转子动力学分析结果基本一致。     

支承系统的刚度对转子动力特性的影响

转子的动力特性受到很多因素的影响,其中,支承系统的刚度是一个重要因素。通过在有限元分析软件ANSYS中建立某小型燃气轮机支承系统的三维有限元模型,分析了其静刚度和动刚度。以该燃气轮机的压气机转子为例,文中考察了支承系统的刚度对其临界转速和稳态不平衡响应的影响。计算结果表明,与仅考虑轴承的支承刚度相比,同时考虑支承系统刚度的情况下,压气机转子的第一阶临界转速下降了约54%,其第一级叶轮的稳态不平衡位移响应的峰值下降了56.9%。     

弹性支承转子临界转速分析

论述了六弹簧支承的转子系统在刚度Ｋ＝３ｋ时,在临界转速计算中的误差及原因,得出了控实测Ｋ计算临界转速与实测临界转速较为一致的结果。此外,认为弹性系数计算时还应考虑侧向刚度的影响以及临界转速计算时还应考虑阻尼对其有修正,并给出了修正公式。     

支承动刚度对某涡轴发动机燃气发生器转子临界转速影响分析

本文针对支承动刚度对某涡轴发动机燃气发生器转子临界转速的影响进行了研究。采用实体单元建立了某涡轴发动机燃气发生器转子支承系统的有限元分析模型,运用ANSYS软件对支承系统的静刚度和动刚度进行了计算,随后计算了燃气发生器转子在静刚度和动刚度条件下的临界转速,并对临界转速进行了对比分析。研究表明:支承动刚度使转子的各阶临界转速均有不同程度的下降。因此,在使用静刚度进行转子系统临界转速设计时应再预留一定的裕度。     

可调节转子临界转速的新型支承设计与研究

支承刚度对转子系统的临界转速等动力特性有很大的影响,由此推出一种新型的刚度可调节的转子支承系统。该系统可以对水平支承刚度和垂直支承刚度进行"解耦",有利于对转子系统进行动力学研究;该支承可对转子支承的整体刚度进行调节,从而对转子系统的临界转速进行控制。在这种新型的支承方式下,运用传递矩阵法、广义影响系数法对这种支承机构转子系统的临界转速可调节性做了理论分析,证明该新型转子支承系统可有效的对转子系统的临界转速进行调节。     

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。     

支承动刚度对转子系统临界转速的影响及试验验证

支承动刚度对转子系统的临界转速等固有特性影响很大,但其影响规律及程度研究尚不深入,研究动刚度对临界转速的影响规律,提出用动刚度影响判断指数表征动刚度影响程度。首先,建立了考虑支承动刚度的转子系统动力学模型。然后,分析了支承动刚度对临界转速的影响及其不同参数对应的影响规律。结果表明,支承动刚度可导致临界转速降低并出现新的共振峰,且动刚度对临界转速的影响程度与初始支承刚度呈正相关,与转轴长度、转盘质量呈负相关。最后,提出了动刚度影响判断指数可用于动刚度影响程度定量表征,通过数值算例与试验研究对所提动刚度影响判断指数进行验证,数值与试验研究均验证了动刚度影响判断指数的有效性。     

基于变截面多轴段双刚度转子第二类临界转速与试验

基于单截面双刚度转子动力学分析原理与局限,针对变截面多轴段双刚度转子提出一种可行的双向刚度差异系数的计算方法,同时考虑因滚动轴承在高转速、低负载、大粘度情况下接触刚度与油膜刚度相当而导致随转子转速增大其综合径向支承刚度下降对转子临界转速的影响,采用集中质量法将变截面多轴段双刚度转子简化为多圆盘转子系统进行动力学分析,求出其第二类临界转速,并与某型高速齿轮箱的双刚度行星架振动测试结果对比分析,得到了较好的验证,具有一定的工程使用意义。     

利用ANSYS和坎贝尔图对燃气轮机压气机转子模态及临界转速的分析计算

建立了某型燃气轮机低压压气机转子的几何模型,使用可计算陀螺效应的体单元建立了转子的有限元模型.利用数值仿真软件求解转子的前8阶模态,并基于其高速旋转结构模态分析功能画出了特征频率随转速的变化曲线即坎贝尔图.计算得到了一阶临界转速,并就支承刚度对其影响进行了研究.计算结果表明:转子的设计具有良好的结构刚度;设计中需要对压气机转子第4级轮盘附近转鼓的强度给予一定的重视;转子系统临界转速安全系数合理;支承刚度的改变对临界转速的影响处于非敏感区,有利于转子的稳定运行.     

柔性支撑转子支撑刚度对临界转速的影响分析

旋转机械的工作转速在其临界转速分布范围内会产生剧烈振动,严重时会使系统遭到破坏,因此研究临界转速的影响因素至关重要。建立柔性支撑的储能飞轮转子有限元模型,基于ANSYS Workbench分析软件对不同支撑刚度条件下转子的临界转速进行计算和分析。通过计算结果分析支撑刚度对转子的前三阶临界转速的影响,为使系统的临界转速偏离工作转速提供设计和调整依据。