有初弯非对称刚度转子系统等变速过程动力学特性研究

以具有初始弯曲的非对称刚度单盘转子系统为研究对象,建立等变速情况下圆盘中心无量纲运动微分方程,运用数值分析方法对振幅及轴心轨迹进行仿真模拟,针对系统振幅、轴心轨迹对刚度比、重力参数、初弯值、初弯与质量偏心间夹角的响应规律进行了讨论研究。结果表明刚度非对称的情况下,重力参数是系统出现副临界现象的主要原因,对系统的轴心轨迹及静挠度有重大的影响;系统共振峰值会随着初弯值的增加而增大,随着初弯与质量偏心间夹角的增大而减小,这可以为系统故障诊断提供理论依据。     

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。     

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。     

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。     

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%。     

转子系统中轴承刚度对全矢谱参数影响的研究

基于转子系统中轴承刚度呈各向异性的特点和转子动力学基本理论,建立全矢谱各参数与转子固有特性之间的关系,并应用有限元分析软件Ansys建立转子—轴承—支撑系统的有限元模型,分析水平和垂直方向上的刚度变化对全矢谱各参数的影响。研究结果表明:在恒定转速下,两垂直方向上的刚度对振矢、偏心率、方位角均有影响,根据上述参数的关系,提出依据偏心率的故障判别方法,并给出传感器的安装原则。研究成果对于应用全矢谱技术进行旋转机械动力学特性分析及故障诊断具有一定的参考价值。     

基于不平衡响应的转子动刚度测量方法

基于转子不平衡响应原理,推导了转子动刚度计算方法,建立了一种转子系统动刚度测量方法。在某双盘转子试验器上开展了转子动刚度测量实验。实验结果表明:由转子动刚度曲线计算的一阶临界转速最大误差为1.5%;以盘一、盘二处的轴系静刚度为基准,由动刚度曲线计算的轴系静刚度最大测量误差为5.7%。利用转子动刚度研究了不同支座地脚螺栓拧紧力矩对转子系统的影响,结果表明:当支座反力小于支座拧紧力矩所能产生的最大静摩擦力时,增加支座连接刚度并不会改变转子系统的动刚度。     

支承刚度对汽轮机转子动力学特性的影响分析

从多体系动力学理论及有限元理论出发,研究了C50-8.83/0.98型汽轮机转子虚拟样机构建的原理,分析了支承刚度对转子临界转速的影响,并以支承刚度变化时的工况为条件,分析了转子-叶片蒸汽弯应力的变化情况,从而总结出支承刚度对转子动力学特性的影响规律.     

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     

飞行器渐变加速对裂纹转子系统非线性响应的影响

研究飞行器渐变加速方式对裂纹转子系统非线性特性的影响。数值仿真结果表明,飞行器的渐变加速会改变裂纹转子的响应形态,而且长时间的加速可能造成各种非线性响应形态的出现和交替变化。在飞行器加速初期,转子的振幅会增大,并且当飞行器加速速率增大时,转子振幅增加的幅度会增大。飞行器的渐变加速可能会改变裂纹转子系统的稳定性。     

基于复杂知识的转子多故障诊断系统

针对转子故障的复杂特点，提出复合嵌套概率推理网络知识表达形式及多推理方式并存的推理机制，建造了转子故障诊断专家系统。通过转子故障诊断实例，验证了系统诊断的可行性。     

平行不对中和不平衡故障转子扭振特征的研究

通过分析不平衡故障转子和不对中故障转子运转过程中的动力学关系,分别得到了这两种故障转子的扭转振动特征。应用DK-Ⅱ型扭振测试仪,进行了转子不平衡故障和不对中故障的扭转振动特征测试。理论分析与试验研究的结果是一致的。     

基于区间B样条小波有限元的转子裂纹定量识别

研究一种基于区间B样条小波有限元的转子横向裂纹定量识别方法.构造包含转动惯量影响的区间B样条小波Rayleigh梁单元,高精度求解裂纹转子前三阶固有频率,获得裂纹相对位置和相对深度作为变量的固有频率解曲面.然后将实测的裂纹转子前三阶固有频率作为裂纹识别问题的输入,利用三条等高线的交点定量识别出裂纹存在的相对位置和相对深度.数值仿真和试验研究结果表明,该方法鲁棒性强,单元数量少,辨识精度和效率高,为转子系统裂纹定量识别提供了新方法.     

REDUCE THE INFLUENCE OF PROCESS ERRORS ON ROTOR PROFILE BY OPTIMIZING ROTOR OFFSET ANGLE

The clearances between paired rotors are leakage channels that reduce compressor efficiency. A significant portion of the total clearance is allocated to account for profile deviations caused by various manufacturing inaccuracies. The accuracy of the manufactured rotor profile is maintained by both the machine tool motion accuracy and the tool profile accuracy. For the same machine tool motion accuracy and tool profile accuracy, the manufactured rotor profile errors also depend on the offset angle, which is the orientation of the rotor profile while it is under machining. This paper is concerned with the selection of the offset angle to reduce the influence of process errors on the rotor profile.     

REDUCE THE INFLUENCE OF PROCESS ERRORS ON ROTOR PROFILE BY OPTIMIZING ROTOR OFFSET ANGLE

Abstract

The clearances between paired rotors are leakage channels that reduce compressor efficiency. A significant portion of the total clearance is allocated to account for profile deviations caused by various manufacturing inaccuracies. The accuracy of the manufactured rotor profile is maintained by both the machine tool motion accuracy and the tool profile accuracy. For the same machine tool motion accuracy and tool profile accuracy, the manufactured rotor profile errors also depend on the offset angle, which is the orientation of the rotor profile while it is under machining. This paper is concerned with the selection of the offset angle to reduce the influence of process errors on the rotor profile.     

储能飞轮转子轴承系统动力学设计与试验研究

飞轮储能系统通过飞轮升速和降速来实现电能储存和释放,研究飞轮转子轴承系统固有频率预计、临界转速设计、动平衡等动力学问题。采用永磁轴承与螺旋槽动压轴承的混合支承方式,建立储能飞轮强度、动力学和充放电特性试验研究装置,进行了动平衡、阻尼支承调整、飞轮储能系统损耗和发电量测试等试验,试验飞轮达到设计转速42.0 kr/min,总储能497 W·h,从42.0 kr/min降速到13.8 kr/min,可用放电能达到290 W·h。     

转子系统支承松动的分岔特性与故障诊断

滚动轴承转子系统支承松动故障是旋转机械故障中常见且危害较大的故障,针对滚动轴承转子系统支承松动故障,考虑轴承松动间隙的非线性情况,以转子动力学、Hertz理论和非线性动力学理论为基础,建立含支承松动的转子系统动力学模型.通过数值仿真研究转子系统在松动间隙扩展时显示的分岔和混沌运动等复杂动力学现象及变化规律,研究表明,支承松动的转子系统在较低的转速和较小的间隙下也会出现混沌运动.这些结论为该类故障的工程诊断提供依据.     

单盘含裂纹转子系统的非线性响应分析与实验研究

建立含裂纹Jeffcott转子的动力学运动方程。针对裂纹深度对转子系统动态响应的影响及转子盘摆振响应的特点进行仿真计算和试验研究。数值仿真表明，对于较浅的裂纹，系统响应为周期性运动，在某些转速下会出现倍周期运动，同时还出现各种倍频分量。此时的摆振运动常包含激振频率的倍频成分。当裂纹较深时，盘的摆振运动与横向振动都会出现各种非协调响应。试验结果表明，当轴上存在裂纹时，盘的横向振动响应和摆振响应中都会出现高次谐波分量，这些分量虽然从频率成分上讲是相同的，但各分量的大小有明显差异。这些结论对于转子裂纹故障的监测与诊断具有新的意义。