用传递矩阵计算涡轮分子泵临界转速

高速运转的涡轮分子泵的临界转速计算至关重要。本文论述了用传递矩阵计算涡轮分子泵临界转速的方法，该方法可以解决涡轮分子泵系统的复杂情况（柔性支承、沿轴方向有长机件转子以及回转效应等），并可计算其各阶临界转速。文中列出了电子计算机程序框图并给出一个实例的打印结果。     

超高转速氦气压缩机转子的模态分析

以100 000 r/min超高转速氦气压缩机转子为研究对象,描述了基于ANSYS对转子进行了模态分析的步骤和结果,得到转子的各阶弯曲临界转速和振型图。采用多点激振单点拾振的测试方法对转子模态进行实验验证对比,模态分析与实验结果相对误差为1.95%,ANSYS模态分析计算基本准确,可以有效地指导转子特征尺度的设计。实验测试表明,最高工作转速相对于临界转速的安全裕度为18%,转子处于相对安全的工作范围,可有效避免弯曲共振的发生。并进一步分析了轴承支承刚度和工作轮端轴伸长度对临界转速的影响。在一定范围内,适当增大轴承的支承刚度,可较大程度提高转子临界转速;适当减小轴伸长度,可略微增加转子临界转速。     

磁悬浮支承转子系统的动力学特点

介绍了采用主动磁悬浮支承的转子系统动力学特性,说明了与传统轴承转子系统动力学相比的异同点,给出了一种分析计算以主动磁悬浮支承的转子系统动力学特性的方法.该方法包括系统临界转速的计算以及对应的振动模态分析方法.最后给出了部分分析计算和实验的结果.     

转子支承系统临界转速概率分析的随机响应面法

为分析不确定因素影响下转子系统临界转速的概率分布规律,提出一种基于随机响应面的转子支承系统临界转速概率分析方法。该方法从临界转速与转子系统力学不确定参数的隐式函数关系入手,使用临界转速的随机响应面替代Campbell图,避开了使用Campbell图直接进行临界转速概率分析的困难。对典型双转子支承系统临界转速概率分析验证了该方法的准确性和高效性。     

非线性多转子系统动态特性分析的阻抗匹配法

用阻抗匹配法对非线性弹性支承连接或支承的多转子系统进行动力分析的效果令人满意，计算过程简捷，且能清楚地反映各转子的转速、临界转速和弹性支承的非线性动力参数等与整个系统的动态特性之间的联系。     

带柔性静子结构高速转子支承刚度修正方法

针对某涡轴发动机带柔性过渡段悬臂动力涡轮转子支承刚度的修正方法开展研究。以动力涡轮模拟转子为研究对象,建立了转子的有限元分析模型,基于SAMCEF分析软件计算得到了转子的前三阶临界转速和振型,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性试验,分析确认了柔性过渡段是导致模拟转子前两阶临界转速存在较大计算误差的主要原因,基于临界转速试验结果,提出了一种转子支承刚度的修正方法并对模拟转子的支承刚度进行了修正,推算得到了柔性过渡段的横向刚度。其次,以真实动力涡轮转子为研究对象,按修正方法对真实动力涡轮转子的支承刚度进行了修正,支承刚度修正后其前两阶临界转速的计算误差大幅减小,验证了该修正方法的正确性,修正后的计算模型很好地反映了真实转子的实际情况。研究工作对类似高速转子支承刚度的修正有重要的指导意义,可有效提高航空发动机带柔性静子结构高速柔性转子的建模精度。     

高速柔性转子临界转速随支承刚度的变化规律

建立某小型涡扇发动机低压转子的有限元分析模型,用SAMCEF/ROTOR分析软件对不同支承刚度条件下低压转子的临界转速系统地进行计算分析,揭示压转子的前三阶临界转速随各支承刚度的变化规律,为低压转子的临界转速设计和基于支承刚度的临界转速调整提供了参考依据。     

支承非对称对双转子系统动力特性的影响规律

支承刚度非对称广泛存在于转子支承系统中,然而非对称支承对工程中双转子系统动力特性的复杂影响规律尚不明确。为此,以典型发动机同向转动的双转子支承系统为研究对象,根据该发动机薄壁柔性机匣支承的特点,提出支承非对称系数指标,研究了支承非对称存在与否及其变化对双转子支承系统临界转速、稳态不平衡响应、进动方向及进动轨迹的影响。研究发现:支承非对称的存在会导致与之相关的振型所对应的正进动临界转速增大、反进动临界转速减小;部分支点在反进动临界转速附近出现响应峰值并且伴随着进动平面内振动相位的变化;转子进动更为复杂,同一个转子上正反进动同时出现,转子特定节点的进动轨迹也会随转速产生较为复杂的变化;进一步研究发现,非对称系数的增大会使得出现反进动的转速和位置区域总体增大,但在特定转速或特定位置反进动区域也可能变小;所得规律可为发动机双转子系统复杂支承条件下的动力学设计及特殊振动现象产生原因阐释提供参考。     

某弹用涡轮喷气发动机动力特性分析

应用传递矩阵法计算了某弹用涡轮喷气发动机的临界转速和振动响应,分析了转子支承刚度对临界转速的影响,以及不同支承条件和不同油膜间隙下转子的稳态不平衡响应。研究表明,当转子系统的前支承刚度不高于1×107N/m,挤压油膜阻尼器的油膜间隙不小于7.0×10-5m时,发动机的动力特性能得到有效的改善。     

反向旋转双转子系统加速响应特性研究

以五支点双转子系统为研究对象,开展反向旋转双转子系统加速响应特性研究。结合有限元分析软件,利用固定界面模态综合法建立反向旋转双转子试验器的瞬态动力学模型,研究反向旋转双转子系统加速过程中加速时域特性、进动转速变化特性及内外转子盘质心变化规律。研究结果表明,转子各截面加速响应特性与系统各阶临界转速及振型有密切联系;加速过程中存在复杂的非协调进动;内、外转子分别在以各自为主激励的临界转速附近发生质心换向;经试验验证,试验数据与计算结果吻合性较好。     

某型轴流压气机--联合转子系统临界转速计算与分析

以某型轴流压气机--联合转子系统为研究对象,针对其在实际工作过程中出现二阶临界转速附近振动过大的问题,从转子动力学角度对其进行理论计算和分析,其中计算模型考虑联轴器柔性和刚性联接两种情况,重点讨论了不同模型支承刚度、联轴器弯曲刚度等对临界转速的影响,并提出改进方法.     

船舶增压器静压气体轴承-转子系统动力学特性研究

针对船舶增压器实验台的静压气体轴承-转子系统,提出了一种流场与转子动力学的准动态耦合分析方法;采用CFD软件对静压气体轴承不同偏心率及转速下的静态承载力进行流场计算,依据计算结果拟合出气体轴承气膜支承力随偏心率和转速变化的非线性函数关系。采用有限元法建立了转子系统的动力学模型,对重力、不平衡力、气膜支承力作用下的转子系统动力学响应进行了耦合计算,获得了系统的临界转速和响应特性。在此基础上对船舶涡轮增压器轴承-转子系统进行了实验测试,验证了准动态耦合方法的有效性。研究结果表明,与传统采用线性气膜刚度相比,采用基于CFD计算的非线性气膜支承力能够更好的刻画气体轴承-转子系统的动力学特性。     

磁悬浮离心制冷压缩机转子临界转速计算与振型分析

首先分析了磁悬浮轴承支承刚度与其结构参数以及控制参数的关系,然后计算了磁悬浮轴承的线性支承刚度.在此基础上,基于集总参数法建立了磁悬浮制冷压缩机转子离散模型,采用传递矩阵法计算了该转子的前4阶临界转速及相应的振型,并研究了磁悬浮轴承支承刚度对该转子临界转速的影响,并对位移测量位置的合理性进行了探讨.研究成果对磁悬浮轴承...     

具有形状记忆合金弹簧支承的转子系统的动力稳定性研究

提出一个具有形状记忆合金（SMA）弹簧支承的旋转轴转子系统的自由振动分析模型。基于Euler-Bernoulli梁理论建立旋转轴的连续分布弹性振动方程, 并且考虑旋转轴材料内阻的影响。采用Brinson模型分析SMA螺旋弹簧的受限回复刚度特性。在振型假设的基础上利用虚功原理得到转子系统的特征方程。通过数值计算分析了SMA弹簧的激励温度和初始应变对转子系统的临界转速和失稳阈的影响规律。研究表明, 利用SMA弹簧的受限回复特性调节支承刚度可以提高转子系统的临界转速和失稳阈,从而增强转子系统的动力学稳定性。     

稳态热度场对转子系统临界转速的影响

汽轮机转子系统在频繁启停时，将产生较大的热应力和热变形，使转子系统的振动特性发生变化。采用有限单元法，利用热-结构-动力学耦合理论，对稳态温度场对某汽轮机转子系统的临界转速的影响进行了探讨。结果表明，随着转子系统轴向温差和径向温差的增大，热变形程度逐渐增大，系统振动的临界转速逐渐降低。稳态温度场对低阶临界转速的影响较大，而对于高阶临界转速的影响较小，特别对第一阶临界转速具有较大的影响，但对各阶临界转速的振型影响很小。在对转子系统的振动研究中，不应当忽略温度的影响。     

基于混合模型的转子临界转速计算

采用集总参数和分布质量混合建模的方法,建立了转子-支承系统的力学模型,应用改进的Riccati传递矩阵法,综合考虑陀螺力矩、支承刚度、剪切变形等因素的影响,推导出了混合模型传递矩阵表达式,并在VB平台上编制了界面友好、操作简单、拓展性强的通用的转子临界转速计算程序。通过算例对程序的验证计算结果表明,混合建模方法计算结果精度高,算法正确,程序运行可靠。     

支承布置对双支承转子动力特性的影响

从等截面轴的理论分析和实际发动机转子的计算分析两方面阐述了双支承卧式转子的支承布置对转子动力特性的影响.改变支承的布置能有效地调整转子的临界转速,而支承反力也主要取决于支承的轴向位置.本文可对转子的动力学工程设计起参考作用.     

转子型式对高速透平膨胀机临界转速的影响

基于低温透平膨胀机临界转速的计算,对转子系统结构型式对高速透平膨胀机临界转速的影响进行了分析.用有限元QZ(FEQZ)法求解广义复特征值矩阵,对具有各项异性支承并且支承气膜阻尼不能忽略的高速透平转子临界转速特性进行了研究,并利用求得的复特征向量矩阵推导出了转子分段轴心瞬态振动轨迹方程.讨论了稳态情况下适用于同一透平膨胀机转子4种常用结构振动特性的优缺点.结果表明止推盘双置转子结构在该透平膨胀机设计工况具有较大的转速安全范围和较好的稳定性,此结论与工程应用吻合较好.     

火箭发动机涡轮泵转子系统的动力学设计

对新一代可重复使用火箭发动机涡轮泵转子系统动力学设计的若干问题进行了研究.以公理设计理论为指导,探索并实现了转子动力学性能计算软件的设计,运用该软件对不同类型轴承支承的涡轮泵转子系统进行了动力学设计计算.其中固有特性的设计包括对滚动轴承、滑动轴承支承的转子系统的临界转速与稳定性计算分析,动力响应设计方面重点介绍了不平衡偏心激励下的非线性动力响应分析.计算结果表明,在火箭发动机中用动静压滑动轴承取代滚动轴承是可行的.     

水润滑轴承对空压机动态特性的影响分析

某型离心空气压缩机采用水润滑滑动轴承作为支承。通过分析水润滑轴承刚度与安装位置对转子系统临界转速的影响,可以为空压机合理调节水压和轴承安装位置提供理论依据。研究表明,临界转速对某一区间的轴承刚度变化非常敏感,随着刚度的增大,临界转速会有阶跃性的增加;改变轴承的安装位置,增加转子的跨距,可以方便润滑结构设计,但会降低系统的临界转速值。