涡轮增压器转子系统三维动力学特性分析

针对涡轮增压器转子系统,考虑陀螺力矩、转子叶轮刚度和转轴抗扭刚度的影响,建立三维分析模型,利用有限元法进行转子系统动力特性分析.开展转子系统临界转速的分析,通过传递矩阵法模型和有限元梁单元模型校验三维模型的有效性,结果表明集总质量法在简化带有较厚轮盘的转子结构时,会减小转子结构的抗弯刚度.开展转子系统不平衡质量动力响应分析,结果显示,转子系统存在着弯扭组合振动,且弯扭组合振动表现为一种非同步的半频激振现象;随着转速的升高,转子系统的弯扭组合振动现象越趋明显;在弯扭组合振动频率附近,转子振动形式为弯扭组合振动;而在其他涡动频率下,转子振动形式为弯曲振动.     

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%。     

国产超临界600MW汽轮机组低压转子振动特性分析

以国产超临界600MW汽轮机组的振动特性为研究目标,通过有限元方法建立低压转子的三维动力学模型,计算转子各阶临界转速及相应的模态振型。进而考虑低压转子支承刚度随转速的变化关系,对支承刚度进行修正,分析这种变化对低压转子固有特性的影响。在此基础上考虑转子中部存在较大不平衡量的情况,计算转子轴振随转速的变化关系,分析这类不平衡对轴系动力学响应特性的影响,从而为汽轮机组的振动故障诊断及排故提供理论支持。     

轴流压缩机转子动力学特性研究

转子广泛应用于压缩机、航空发动机、汽轮发电机等旋转机械中。转子系统的临界转速和稳定性往往影响着机组是否安全运行。支承系统的刚度是影响转子动力学特性的重要因素。通过在有限元软件中建立某轴流压缩机壳体的三维有限元模型,计算得到其静刚度和动刚度,并与油膜刚度相结合,系统的研究了不同支承刚度条件下,转子系统的临界转速。在考虑等效支承刚度的基础上,根据API标准,计算转子的预期交叉耦合刚度,进而分析了该转子系统的稳定性。临界转速计算结果表明,考虑壳体刚度会降低转子系统的临界转速;稳定性计算结果表明,转子系统的稳定性符合API标准对稳定性裕度的要求。     

基于有限元法的转子临界转速计算

在转子系统临界转速计算中,有限元法能够确保模型的完整性和分析的准确性,可以进行复杂转子系统的临界转速计算,针对各维有限元模型计算精度和计算速度的问题,分析了一维、二维、三维有限元模型的优缺点,明确了在不同设计和分析阶段各维模型的选用原则,以满足临界转速计算的需要,并以涡轮泵临界转速的计算进行了验证。结果表明,二维模型在一般情况下兼具一维和三维模型的优点,计算速度快,求解精确;对转子系统的临界转速计算有着较大的参考价值。     

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。     

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。     

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。     

某型微型发动机转子动力学分析

分析了某型微型发动机转子结构特点,建立了转子传递矩阵法计算模型,基于传递矩阵法进行了转子动力学分析。计算了转子临界转速,为转子工作转速设计提供理论参考;计算不同的支承刚度下临界转速的变化情况,结果表明可通过调整支承刚度实现转子临界转速的调整,以便获得满足需求的工作转速下的支承设计;最后,计算了转子的不平衡响应谱,为转子振动向机匣和机身传递的研究提供理论参考。     

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。