单盘转子的瞬态不平衡动力相应分析

建立了Jeffcot转子的瞬态运动方程,采用S imu link程序进行数值仿真,得到转子系统在不同加速度下的瞬态动力响应。就不同加速度下转子系统振动的振幅、相位、进动角速度随时间和转速的变化规律分别作了较详细的讨论,得出了相应的结论。发现转子变速越过临界转速时,振幅、相位和进动角速度均与转子偏心相对于转子挠曲面的位置有关。进动角速度波动的极小值和极大值都对应着响应曲线过临界后波动的极小值。振幅、相位、进动角速度在过临界后的波动频率随转速增加而增加。该仿真结果与试验结论相吻合[4]。     

有初弯的单盘不平衡转子等加速过临界时的瞬态响应分析

以具有初始弯曲横置Jeffcott转子系统为研究对象,建立含有初始弯曲和加速度项的运动微分方程。通过数值分析,就不同初始弯曲、不平衡和外阻尼对转子加速过临界时的动挠度、相位角和进动角速度的变化规律进行了详细的讨论。结果表明:在转子达到临界转速时,转子的动挠度幅值随着初始弯曲的增加或者外阻尼的减小而迅速增加;不平衡对转子在临界转速前后的动挠度影响较为明显,并且近似呈线性关系变化。不同的外阻尼和不平衡对转子系统的相位角和进动角速度变化都有较大的影响。     

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。     

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。     

考虑边界滑移状态的液体动静压球轴承稳定性分析

液体动静压球轴承稳定性分析包括探究其动态特性及临界转速,其刚度和阻尼系数对轴承转子系统稳定性具有重要影响,而研究临界转速可有效避免轴承转子系统发生涡动失稳。考虑边界滑移条件,将小孔节流器进入油腔流量与封油边流出流量相等作为边界条件,求解出边界滑移状态下的Reynolds方程得到油腔压力和封油边压力;对边界滑移状态下瞬态Reynolds方程采用小扰动法推导出扰动压力偏微分方程,结合有限差分法和松弛迭代法求解方程得到边界滑移状态下液体动静压球轴承的刚度和阻尼系数,进而通过线性稳定性方法求解临界失稳转速,探讨滑移系数、供油压力、转子转速之于轴承动态特性的影响及临界转速之于滑移系数的变化规律。结果表明,滑移系数增大会导致4个刚度系数和交叉阻尼系数减小、直接阻尼增大;供油压力增大将导致8个动态特性系数均增大,转速增大将导致刚度增大及阻尼减小,且滑移效应的发生不影响上述规律;临界转速随滑移系数的增大而减小,系统稳定性降低。     

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。     

双盘柔性转子突加不平衡瞬态响应研究

转子系统在运转过程中可能由于叶片断裂等原因造成自身不平衡量突然增大,转子系统在突加不平衡条件下的响应特性是一个很值得关注的问题。运用传递矩阵法建立了双盘转子系统的运动微分方程,以Newmark-β积分法求解,模拟对比了转子系统在稳态和瞬态两种运转状态下的突加不平衡响应。结果表明:加速起动下转子越过临界转速后突加不平衡引发的震荡波动与自然波动频率一致;震荡波动的最大振幅与阻尼、突加不平衡总量及系统瞬时转速相关,波动的持续时间主要受系统阻尼影响;不同盘上发生突加不平衡,对临界转速处的响应振幅影响不同。     

轴承阻尼对高转速离心泵临界转速的影响

采用商用软件计算了泵用三油楔滑动轴承刚度和阻尼曲线。以多级离心泵转子为研究对象,采用ANSYS软件建立了三维转子有限元模型,在考虑滑动轴承和密封刚度、阻尼系数的情况下进行转子"湿"临界转速分析,计算结果表明在Campbell图中出现了低频涡动频率,且临界转速裕度不足。通过对滑动轴承主刚度、交叉刚度、主阻尼和交叉阻尼对涡动频率的分析得出,轴承主阻尼系数是产生该现象的主要原因。最后通过增加轴承孔半径0.01 mm,降低主阻尼系数,提高了涡动频率和临界转速,为多级离心泵动力学设计提供参考。     

静压轴承对电主轴转子系统动态特性的影响分析

静压轴承的性能对高精密平面磨床电主轴转子系统的动态特性起决定性的影响。以某高精密平面磨床电主轴转子系统为研究对象,应用弹簧阻尼单元模拟静压轴承,建立电主轴转子系统的有限元模型,分析其动态特性,得到静压轴承刚度及阻尼值对电主轴转子系统固有频率、动刚度及临界转速的影响特点。结果表明:前后端静压轴承刚度相同时,电主轴转子系统固有频率、临界转速与轴承刚度、阻尼成正变关系,动刚度与轴承刚度成反变关系与轴承阻尼成正变关系,轴承刚度大于3×105N/mm时,轴承阻尼值对系统临界转速影响很小,此时提高轴承阻尼值可以提高系统固有频率和动刚度,减小振动幅度,获得良好的动态性能;前后端静压轴承刚度不相同时,轴承刚度的波动对系统最小动刚度的影响比轴承刚度相同时更柔和,加工更稳定。     

几何参数对转动轴临界转速的影响

应用材料力学的方法,研究转动轴在圆盘为质点和阻尼不计时的临界转速,圆盘为质点和阻尼不能忽略时的临界转速以及圆盘不能视为质点时圆盘几何尺寸对临界转速的影响。得出临界转速随轴的直径、相对阻尼系数的增加而增大,随轴的长度（圆盘在轴上的位置）的增大而减小的结论;作出了临界转速随几何参数变化的曲线,对工程设计、实时控制具有一定的实用价值。     

基于ANSYS旋转机械模块的转子动力特性分析

利用ANSYS中的旋转结构分析模块对转子系统进行动力特性分析,特别是对不同结构的转子进行了临界转速的计算。在某种程度上,转子系统受到的激励载荷与转子系统的特性都与转速相关,因此确定转子的临界转速就显得十分重要。利用梁单元和弹簧单元建立了转子有限元模型,通过临界转速图谱法和同步响应法确定了转子的临界转速。     

柔性转子不平衡响应及初始弯曲振动特性研究

以悬臂式热弯曲转子、Jeffcott转子、双简支光轴转子为对象研究单转子初始弯曲及不平衡响应的振动特性 ,采用传递矩阵法计算了临界转速、初始弯曲响应及不平衡响应 ,得出了普遍的规律。计算了双简支等截面光轴转子偏心距按各阶振型分布的不平衡响应 ,证实了柔性转子振动主振型正交性的性质 ,介绍了一套有助于柔性转子模态平衡法理论分析的通用程序     

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。     

基于有限元法计算机直接制版设备辊筒模态分析

针对计算机直接制版设备辊筒进行有限元法动力学理论推导和临界转速的确定,利用Ansys workbench对辊筒进行模态分析,得出前六阶振型和极限转速。在满足辊筒20μm振动条件下,对辊筒进行静态分析,得出辊筒的最大转速、强度和挠度满足实际工况需求,并验证辊筒在最大工作转速下不会产生共振现象,实现了辊筒静动态特性的分析。     

橡胶支承转子不平衡响应试验研究

通过数值计算和实验研究橡胶支承柔性转子系统的不平衡响应。采用基于Timoshenko连续梁理论的有限单元法分析实验转子的临界转速、模态振型和不平衡响应。用Kelvin-Voigt线性粘弹性模型表示橡胶的动态特性。结果表明,使用损耗因子为0.1~0.4的常用橡胶材料可极大地降低转子系统的临界振动响应。3种不平衡量值时,转子一阶临界转速和振幅的试验和数值计算结果吻合较好。受橡胶材料非线性特性的影响,实验和数值计算结果间的偏差随不平衡量的增加而增大。     

卧螺离心机螺旋输送器转子系统的动力学分析

为了通过螺旋输送器转子系统的动力学特性来研究其工作性能,本文利用有限元软件ANSYS,建立了螺旋输送器转子系统的有限元模型,并进行了模态分析和谐响应分析,计算出转子系统的固有频率和振型,从绘制的Campbell图得出临界转速。研究了转子系统在不平衡激励之后可能产生的共振问题,同时绘制了共振位移与频率的关系图。结果表明,基于ANSYS软件的有限元分析方法方便、实用,对临界转速的分析可以作为避免共振的理论依据,第1阶临界转速时不同位置的共振情况分析为实现卧螺离心机的状态监测和故障诊断提供了参考。     

Influence of the Mechanical Seals on the Dynamic Performance of Rotor–Bearing Systems

In this paper, to consider the effects of mechanical seals, a lumped-mass model and the transfer matrix method are used to establish the equations for the dynamics performance of rotor bearing system. The general inverted iteration method is also used to solve the eigenvalue problem of these equations. To check the response of the rotor bearing system under unbalance motivation, the Gauss method is used to calculate the dynamic response of the constrained vibration. The results, based on the dynamic properties calculation of a typical mechanical spiral seal, such as stiffness coefficients and damping coefficients, exert the influence of the mechanical seal on the rotor bearing system of the high-speed machinery. Meanwhile, some structure parameters that may affect the dynamic performance and forced vibration under unbalance motivation of the rotor bearing system considering mechanical seals are analyzed in the paper. The analysis results show that the mechanical seal more or less has effects on the rotor bearing system. The mechanical seal has much more effects on the flexible rotor bearing system than on the rigid one. For instance, in a certain case, if the effects of the mechanical seal were taken into account, the system s critical speed may increase by 70 80%.     

CALCULATION AND IMPROVEMENT OF DYNAMIC CHARACTERISTICS OF CENTRIFUGE

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＣｅｎｔｒｉｆｕｇｅｉｓｏｎｅｋｉｎｄｏｆｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒｓｅｐａｒａｔｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎｗａｔｅｒｓｏｌｕｔｉｏｎｕｓｉｎｇｃｅｎｔｒｉｆｇａｌｆｏｒｃｅ .Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｉｔｓｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ,ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｃａｎｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓｉｎｄｕｓｔｒｙｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅａｎｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ .Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅｓａｒｅｕｓｕａｌｌｙｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｏｎｔｈ…     

Unbalance Response of a Super-Critical Rotor Supported by Foil Bearings—Comparison with Test Results©

This article compares theoretical and experimental results on the unbalance response of a super-critical rotor supported by two kinds of gas foil bearings. Analysis of the super-critical rotor is performed with viscoelastic foil bearings (VEFB) and conventional bump foil bearings and compared with early published experimental data. The vibration orbits obtained by theoretical investigation on the viscoelastic foil bearings (VEFB) and the conventional bump foil bearings are compared with the experimental vibration orbits of the super-critical rotor supported by both foil bearings. A numerical analysis program can calculate the static and dynamic characteristics of the elastically supported gas foil bearing using the measured stiffness and damping of the elastic foundation. After the stiffness and damping of both foil bearings are calculated using the perturbation method, vibration orbits of the flexible rotor modeled by the finite element method are calculated. Vibration orbits calculated by numerical analysis agree well with experimental data when the vibration amplitude is small and the rotating speed is below the bending critical speed. The numerical results also show that the enhanced structural damping of the elastic foundation reduces vibration near the bending critical speed.     

Design and test of a solid material damper for a rotor bearing system

For a rotor bearing system operating at high speed, a solid material flexible damped support called here a solid material damper has been designed and tested. The properties of the damper can be selected and adjusted to provide the necessary damping levels to get the vibration of the rotor under control. This is especially useful for a flexible rotor running in the vicinity of a critical speed or over the threshold speed obtained from calculations on the basis of linearized hydrodynamic forces. The damper was fabricated and installed and its ability to restrain effectively the rotor from vibration was demonstrated by means of an operating test.