代替质体法求解旋转轴系的临界转速

机械传动轴系的设计，除应满足其足够的强度和刚度要求外，对于轴系在旋转过程中产生的振动也应予以足够的重视。特别是对于那些转速较高的转轴，因为安装在其上的回转零件，如齿轮、皮带轮、凸轮等，由于设计和制造等因素的影响，难以避免其重心的偏移。在高速旋转时，其质量的偏心，将产生离心惯性力，这种周期性的载荷势必引起转轴的横向弯曲振动，特别是在某个或某几个特定的转速下运转时，振幅会显著增大，引发共振，严重时会使轴系甚至整台机器破坏。但当转速在这些特定范围之外时，运转又趋于平稳，这些引起共振的相应转速称为临界转速。计算轴系临界转速的目的就是要使轴系的工作转速不与其临界转速重合或相接近，以避免共振现象的发生。     

单盘裂纹转子次谐波共振实验研究

采用Bently模拟转子试验台,对轴上含裂纹的单盘转子系统进行了实验研究。发现裂纹会导致响应在1/2和2/3倍临界转速附近出现次谐波共振现象,在这些转速下系统响应出现了次谐波和高次谐波分量,如1/2倍频、3/2倍频、2倍频、3倍频和4倍频分量,并导致这些转速下振幅急剧增大,影响转子的稳定运转。摆振对裂纹非常敏感,在裂纹较小时就可观察到较为明显的倍频成分,并且其幅值比无裂纹时大一倍以上,可作为转轴上裂纹识别的重要参数。     

润滑油粘度对单盘柔性转子振动特性影响的实验

采用INV1612型单盘柔性转子实验台,通过改变负重盘的位置和润滑油膜的性质进行了大量实验。结果显示,在转子的轴向中心位置有周向均匀负重时,临界转速和最大振幅出现峰值;增大润滑油运动粘度,可降低转子的最大振幅,提高临界转速;随着润滑油高温粘性指数增大,转子的最大振幅减小,临界转速近似不变;低温粘性指数对转子振动特性影响的规律较不明显,还有待进一步研究。实验结果为研究影响转子系统稳定性因素提供了依据。     

水环真空泵临界转速的计算和有限元分析

针对于水环真空泵转轴系统的临界转速问题,在综合传统算法的基础上,提出了一种新的有效的计算方法。该计算途径首先将阶梯轴通过当量直径来等效转换为等径轴,计算出其临界转速。同时将叶轮等效为均布载荷,利用叠加原理计算挠度,可计算出只有叶轮载荷下(不计轴重)的临界转速。最后运用邓克尔莱方程可计算出转轴系统的临界转速。同时运用ANSYS Workbench软件对转动机构进行模态分析,分析结果显示计算结果正确。该计算方法能很好地求解工程中阶梯轴转子系统的临界转速,特别是对于叶轮转子轴向长度较长而不宜采用集中载荷的实际情况。     

轴承刚度的简易估算法

轴承对转子系统的动力性能有着重要作用。它影响临界转速的起点、动力不稳定和外力的振动响应大小;它也可看作是转轴的激振源。一般在分析转轴系统的弯曲时,都把轴承看成是刚性的。实际上,轴承受到载荷后总要变形,从而增大了转轴的弯曲,所以,要精确地分析转轴系统的动力特性,就必须知道轴承的刚度。     

转子系统穿越临界转速瞬态响应的振幅特性分析

由于不平衡质量的作用,转子系统在起动或停车过程中穿越临界转速时会产生很大的振动,严重时会造成转子破坏。研究了转子在瞬态响应中的振幅特性,通过调整转子加速度、支承刚度以及阻尼,分析各参数变化对转子共振振幅的影响。结果表明,选取适当的参数,可以有效减小转子系统的振幅,使转子平稳地穿越临界转速的共振区。     

计及陀螺效应的高速齿轮轴系涡动现象及临界转速分析

高速齿轮轴系由于不平衡量等因素受陀螺效应会产生较大弯矩存在潜在共振危险,计及转轴及齿轮轮体陀螺效应,分别采用梁单元法和有限元法建立某型共轴高速直升机传动系统高速输入轴系模型,系统研究高速齿轮轴系不同振型的涡动现象,结合临界转速坎贝尔图,对比自由与约束模态和约束模态下不同轴承刚度对临界转速数值影响。结果表明：高速齿轮轴系扭转和伸缩振型在自由及约束模态均不会产生涡动,弯曲、节径等横向振型产生明显涡动现象,且在约束模态下涡动现象减弱;临界转速数值随约束模态轴承刚度增加呈增大趋势。在高速齿轮轴系临界转速准确计算中,轴承刚度及陀螺效应影响不可忽视。     

磁流变液阻尼器-柔性转子系统振动特性与控制的再研究

对先前提出的理论分析模型进行适当改进，用新模型对支承在磁流变液阻尼器上的单盘悬臂柔性转子系统的振动特性和控制技术进行再研究。研究表明，随着磁流变液阻尼器的库仑阻尼力的增大，系统在无阻尼临界转速处振幅明显下降，但在两阶临界转速之间的一定转速区振幅增加；同时，随着库仑阻尼力的增加，阻尼器轴承处的振幅在几乎所有转速时都被减小，甚至在某些转速区间该轴承被“锁住”，而且轴承能够振动的区间越来越窄。这说明转子系统从一个弹性支承系统逐步转化为一个准刚性支承系统，阻尼器支承的有效刚度越来越大，使得一阶有阻尼临界转速逐渐提高，并逐渐接近刚支临界转速。根据这些特性，提出通过开关控制抑止转子通过两阶临界转速过程中的振动，并使转子振幅在全转速区达到最小。仿真结果表明，系统能平稳通过两阶临界转速。     

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。     

基于ANSYS的大型屏蔽电机泵转子系统建模及动力学分析

基于ANSYS建立了大型屏蔽电机泵转子系统的有限元模型,通过模态分析和谐响应分析研究了陀螺效应对转子系统临界转速和质量不平衡响应的影响。分析结果表明:陀螺效应对临界转速计算结果影响较大,转子动力学分析时应考虑陀螺效应;考虑陀螺效应后,转子系统临界转速大于设计临界转速;各测点质量不平衡响应一次共振峰值小于横向振动设计限制;叶轮中心和上、下飞轮中心振幅远大于其它位置振幅,为易振动部位,实际运行中应重点选择这些位置进行振动监控。     

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。     

回转机械的振动分析

一．前言回转机械在某一转速下，出现强烈的振动。当回转机械的转速与回转轴系统的固有频率重合时，即会产生上述现象，此时的转速称为回转轴的临界速度。实际的回转机械，由于加工、装配的误差以及材料的不均匀等原因，难免有微小的偏心，即重心“偏离”回转轴中心线。这种偏心在转速与频率相同时产生周期性的强迫力，该强迫力引起的强迫振动在临界数以下形成共振状态，并产生强烈的回转振动。这种现象如出现在高回转状态，对整个机构会产生很大的破坏，甚至导致严重事故的发生。产生回转机械振动的原因有很多，如：轴承座的刚度引起的振动…     

高速长轴转子振动的模态分析

在调试高速实验台时发现:当转子达到第一阶临界转速时出现振动过大导致转速升不上去等问题。经过查阅国内外相关文献,提出了基于ANSYS有限元法和实验法的减少异常振动的思路和方案。首先利用ANSYS软件对实验台转子建模,获得在偏心不同情况下的一、二、三阶模态;再对实验台调试、振动测试,得到实验台转子在偏心、一阶临界转速和10000r/min三种不同工况下振动幅值和频谱。经过两种方法比较分析得出:出现实验台过临界转速时转子振幅激增、过临界转速后振幅滞留和转子降速过临界转速时临界转速值偏移这三大问题的主要原因是转子上的圆盘偏心过大所引起的,解决了在实验台转子试验时会因振动过大可能会对学生带来的安全问题。     

滑动轴承-涡轮电机轴系动力学分析

针对滑动轴承支承的涡轮电机轴系,基于有限单元法建立了考虑非线性油膜力的动力学模型,计算了轴系主振型、临界转速以及幅频响应等线性动力学特性;进一步通过分岔图、瀑布图、庞加莱截面讨论了系统的非线性动力学特性。结果表明轴系存在4阶主振型,两阶临界转速分别对应涡轮和压气机的锥动模态,且不易激发出转轴弯振模态。在非线性油膜力的作用下,轴系存在周期2、周期4以及拟周期等非线性特征,在多周期运动中,1/4～1/2工频区域的低频振幅要大于工频振幅。     

基于传递矩阵法的微细刀具临界转速分析

针对某微细刀具的实际结构特征,利用传递矩阵法计算了该微细刀具在不同刀尖质量、不同刀柄悬伸长度和不同刀径锥角下的临界转速,分析了刀柄悬伸长度和刀径锥角对微细刀具临界转速的影响规律。分析结果表明,刀柄的悬伸长度是影响微细刀具临界转速的主要因素。当转速接近临界转速时,可通过调节刀柄的悬伸长度改变微细刀具的临界转速,使切削加工处于安全的转速范围内。     

磁悬浮高速电动机转子-轴承系统耦合振动特性研究

为研究磁悬浮高速电动机转子-轴承系统临界转速附近的振动特性,将简化的转子-轴承系统模型导入ANSYS Workbench中,对系统临界转速附近的振动情况进行仿真分析,基于MATLAB对改变轴承支承位置后的振幅进行了数值模拟。结果表明:转子-轴承系统中轴承支承位置垂直方向的变化对振幅的影响比水平方向大,且不同支承点的轴承位置的改变对转子临界转速附近振幅的影响不同。     

某冲压空气涡轮转子悬臂支撑结构动力特性分析

为探究某型起动机转子悬臂支撑结构设计的合理性,利用有限元软件ANSYS对比分析了轴承的支承刚度和支点跨距对转子的模态、临界转速及不平衡响应的影响.分析结果表明:当支承刚度增加时,转子各阶固有频率和一阶临界转速均增加,高阶固有频率和振幅增加显著;当支点跨距增加时,转子各阶振型和振幅无明显变化,各阶固有频率略有增加,一阶临...     

转轴临界转速的测量与实时显示

研制了一种可精确测量和实时显示旋转机械转轴临界转速的测量装置 ,介绍了测量原理以及硬件电路、测量软件的设计方法     

温度场作用下车用涡轮增压器转子动力学仿真与结构改进

涡轮增压器在工作时,高温废气会把大量的热量传递给涡轮叶轮,并通过转轴传递给压气机叶轮。由于压气机叶轮处于常温环境中,受到高温加热的涡轮增压器转子会产生较大的温度梯度。根据涡轮增压器转子的实际结构和工作条件,建立了考虑温度场作用的转子动力学分析模型,对不同工况下涡轮增压器转子动力学特性进行研究和实验验证,揭示了温度场对涡轮增压器转子临界转速和稳定极限转速的影响规律,并根据计算结果对转子结构进行优化。结果表明:温度场使转子一阶临界转速增大,二、三、四阶临界转速降低,使稳定极限转速的阈值降低。从温度场作用方面出发,对高温环境下涡轮增压器转子系统动力学特性进行准确分析及结构改进,对于提高我国涡轮增压器的设计研究水平具有一定的参考意义和工程实践价值。     

有初弯的单盘转子变速过程动态响应分析

以具有初弯的水平刚支Jeffcott转子系统为研究对象,建立变速过程中圆盘中心运动微分方程,运用数值分析方法对其进行仿真模拟,针对变速状态下系统振幅、相位角、进动角速度对不同初弯值、初弯与质量偏心间夹角以及不同系统内阻的响应规律进行了讨论研究。结果表明转子等变速越过临界转速时,其相位、振幅和进动角速度均会受到初弯大小和方向的影响;其次系统内阻对稳态涡动的相位、振幅和进动角速度没有影响;在等变速越过临界转速时,随着内阻尼的增大,进动角速度波动的极大值会增大,极小值减小。