剪切变形对水轮发电机组轴系横振的影响分析

提出了一种考虑剪切效应的三结点弹性轴段单元,并将其用于轴系振动的分析。给出了三结点单元的插值函数,推导了弯曲刚度矩阵和剪切刚度矩阵,得到了单元的运动方程。研制了考虑剪切效应的有限元计算程序。按七种不同弯曲刚度计算了单圆盘转子(算例1)和某水轮发电机组轴系(算例2)的模态频率和临界转速,得出了模态频率和临界转速的变化规律和不同方法的相对误差。计算结果表明,剪切变形对于轴系振动的模态频率和临界转速均有一定的影响。算例1的结果显示,当轴的弯曲刚度较大(k=EI/l3>106N·m-1)时,必须考虑剪切效应;当轴的刚度较小(k≤106N·m-1)时,可以忽略剪切变形的影响,由此所带来的计算误差不超过2%。算例2的计算结果表明,考虑剪切变形作用时,一阶模态频率和临界转速的结果比不考虑剪切时大1.5%以上,且随着轴的刚度的增大,相对误差也逐渐增大。     

高速加工车床主轴的动态特性分析与MATLAB仿真

求解机械系统模态参数是结构动力学分析的主要内容之一。本文利用有限元方法对车床弹性主轴进行单元划分,建立了弹性轴弯曲振动的质量矩阵与刚度矩阵。应用Matlab软件编制有限元结构动力学程序,对弹性轴动态特性进行数值计算与仿真,求得弯曲振动固有频率,绘制了模态振型图,分析了单元数与计算精度的关系,为机床系统动态设计与振动控制提供参考依据。     

混流式水轮发电机组主轴系统非线性全局耦合动力学模型

长期以来,水轮发电机组的激烈振动现象严重影响电站的正常安全稳定工作.在高水头、大流量水流和强电磁场的共同作用下,其规律十分神秘,是一个至今仍未彻底解决的难题.文中以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,首先根据发电机、水轮机主轴和水轮机转轮的特点,分别建立发电机单元、水轮机主轴单元和水轮机转轮单元,然后在发电机单元、水轮机主轴单元和水轮机转轮单元的基础上,应用有限单元法建立混流式水轮发电机组主轴系统的非线性全局耦合动力学方程.所建方程较好地体现该系统动态性能与其水力参数、电磁参数和结构参数之间的实际关系,表达以往方程未能反映的动态性能,为进一步深入研究混流式水轮发电机组主轴系统的动力学特性与系统的水力参数、电磁参数和结构参数之间的内在联系奠定基础.     

水轮发电机组主轴系统非线性动力学问题的计算分析

以三峡工程为背景,建立了水轮发电机组主轴系统动力摆度计算的非线性模型,提出了主轴系统共振频率和共振转速的计算方法,该方法充分考虑了主轴支承边界条件和有关载荷方面的特点,特别是考虑了由于主轴的垂直安装引起的油膜力的非线性,计算了一台240MW的水轮发电机组的主轴摆度,它与现场实测值吻合良好。     

水轮发电组轴系仿真及动态特性分析

于立式布置的混流式水轮发电机组,由于横向振动的固有频率往往高于激振力的频率范围,转子轴承系统的动态特性需要特别关注,而系统的刚度及质量矩阵求解难度较大,所以用解析法求解水轮机主轴系统的临界转速比较繁琐.利用虚拟样机技术,以某电站水轮发电机组为例,通过建立水轮发电机组主轴系统的虚拟样机模型,快速计算了主轴系统的临界转速,分析了轴承刚度和阻尼对临界转速的影响.仿真得出结论:通过改变导轴承支撑刚度可以改变临界转速,轴承与主轴系统的动态性能指标是相互制约的.因此在高速旋转机械动力学设计时,轴承与转予设计必须一起协调进行,轴承刚度的动态特性不容忽略.     

基于结合部的HSK主轴-刀柄系统动态特性分析

建立了HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型(FEM),利用弹性理论和黏性阻尼理论辨识结合部内各位置的刚度和阻尼参数。提出将HSK主轴-刀柄系统分为HSK主轴、主轴-刀柄结合部和刀柄三部分:HSK主轴与刀柄简化为多段Timoshenko梁,并使用响应耦合法来计算其频响函数;主轴-刀柄结合部简化为多点弹簧-阻尼模型,采用多点响应耦合法来计算其频响函数;将各个部件的频响函数进行刚性耦合,进而获得基于结合部的HSK主轴-刀柄系统频响函数。分别假定HSK主轴-刀柄结合部为刚性连接、5点弹性连接和7点弹性连接,计算其频响函数,并与实验结果相比较得到相应的结论。     

水轮发电机组主轴系统振动的模糊可靠性分析

以混流式水轮发电机组为研究对象,应用有限元法建立水轮发电机组主轴系统非线性动力学方程,利用多尺度法计算其动态响应,采用可靠性理论及模糊理论构建振动可靠性的模糊模型,给出基于非线性振动的平稳运行的模糊概率计算公式,结果表明,应用模糊可靠性评估水轮发电机组主轴系统振动可靠性是合理可行的。     

发动机转子-滚动轴承系统的振动性能研究

针对发动机转子 滚动轴承系统建立了有限元模型,将弹性轴段、刚性圆盘和弹性支承的动力方程集结后得到系统振动方程,分析计算了支承刚度对系统固有频率的影响。将转子不平衡惯性力和轴承支反力作为激励,求解了系统的稳定响应,得出了合理设计支承刚度和阻尼,可以改善转子系统的振动特性的结论。通过转子系统模拟实验,对该结论进行了验证。     

水轮机主轴强度的计算分析和实验研究

前言水轮机主轴借助两端的法兰,把水轮机转轮和发电机连接起来,是水轮发电机组的重要部件之一。随着水轮发电机组功率的不断提高,主轴的尺寸也越来越大,并多采用带锥与双圆弧的过渡形式。在机组运行时,主轴承受巨大的轴载(即水推力和转轮体等重量)和扭     

随机参数对水轮发电机组振动可靠性影响的仿真分析

针对混流式水轮发电机组主轴系统结构尺寸、材料属性、水力参数及电磁参数的随机性,依据主轴系统激励频率与固有频率之差在规定范围内的关系准则,确定主轴系统发生共振的失效功能函数,推导水轮发电机组主轴系统振动可靠度的计算公式,分析系统可靠度与系统随机参数之间的内在关系,得到一些有益的结论.     

基于传递矩阵法的风力发电机组整机模态分析

在风力发电机组的结构动力学设计中,整机自振频率和振型是重要的设计参数。作者根据风力发电机组结构特点将其简化为带扭转变形的无质量梁单元和集中质量惯量单元的有序组合,并根据单元受力特点建立了梁单元和集中质量惯量单元的传递矩阵。以叶尖为输入,塔架底部为输出,根据多体系统传递矩阵模型构建原理,建立了风力发电机组整机传递矩阵模型,并使用该模型对NREL 5MW风力发电机组模型进行了模态分析。结果表明:传递矩阵法所得分析结果准确可靠,相对于有限元法,传递矩阵还具有建模灵活、计算效率高、无需建立系统总体运动方程等优点,非常适合风力发电机组的设计和优化。     

混流式水轮发电机组主轴系统次谐共振分析

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,用有限单元法建立系统的非线性全局耦合动态方程,并在此动态方程的基础上分析系统在水流激励和自激惯性力作用下的次谐共振特性,揭示了次谐共振特性与系统的水力参数的关系.最后通过一实例进行了仿真分析得到了系统的次谐共振特性.     

基于传递矩阵法的机床主轴动态特性分析

机床主轴系统的振动是限制机床加工品质和生产率进一步提高的一个主要因素.根据机床主轴系统的组成情况,利用传递矩阵法对其进行分段建模,将主轴系统简化为梁单元、刚体单元和弹簧单元的组合,并建立了系统传递矩阵,求解出主轴的固有频率和相应振型,为其动态性能的进一步优化提供了依据.     

基于有限元的圆锥滚子轴承建模研究

圆锥滚子轴承广泛应用于各工程领域,在对含有圆锥滚子轴承的工程实际模型进行仿真分析时,如何有效模拟实际模型中的轴承往往给工程技术人员带来困惑。运用非线性有限元理论,以某风力发电机组主轴系统为分析例子,在MSC.MARC软件中,分别采用变形体单元、Gap单元、刚体面三种建模方法模拟主轴系统中圆锥滚子轴承,对主轴进行静强度分析,并对三种建模方法计算结果进行评价,得到采用Gap单元为圆锥滚子轴承最优建模方案,为工程技术人员处理类似问题提供科学依据,具有工程使用价值。     

惯性摩擦焊机主轴系统性能分析

根据摩擦焊接过程原理对惯性摩擦焊机中主轴系统力能参数进行计算校核,在试验研究的基础上,对惯性摩擦焊机的主轴、飞轮和离合器等轴系转动件进行了动平衡试验与校正,并完善了惯性摩擦焊机,为今后摩擦焊机的推广应用提供了理论依据.     

龙门加工中心主轴系统热特性的有限元分析

基于热弹性力学与有限单元法,建立了一台国产新型龙门式加工中心主轴系统的有限元模型,计算了轴承发热量、热对流系数,进行了主轴温度场有限元分析,并采用“热-结构”耦合模型计算了主轴系统的热变形。计算和分析结果表明,在主轴转速为3000r/min时,主轴系统经过33min后达到热平衡状态,最高温升出现在前轴承内圈处。计算分析结果为后续加工中心主轴系统的优化提供了基础。     

中小型水轮发电机组自动控制系统的设计

阐述了水轮发电机组系统稳定运行的意义。构建了水轮发电机组自动控制系统模型。通过仿真迭代计算,得到了系统的动态过程指标,为整机自动控制系统的合理性设计提供了理论依据。     

基于传递矩阵的转子系统动力学模块开发

为提高轴承试验机主轴部件临界转速设计计算的准确性和简便性,开发了基于传递矩阵理论和C#编程语言的临界转速求解模块。该模块可以将支撑轴承刚度、轴段剪切应力、回转效应和摆动惯性、轴承内圈及附加零件等因素加入到传递矩阵中,采用逐步扫描和"拟黄金分割法"自动切换的方法搜索临界转速,并且通过曲线动态显示搜索结果,搜索过程中求解速度可以控制。最后以轴承型号NU2209的试验机主轴为例进行求解,实现临界转速的快速精确求解,并将结果与ANSYS分析数据进行对比。实践表明:该模块计算准确、界面友好、操作简单、运行速度快、占用内存少,完全可以满足轴承试验机对临界转速的分析要求。     

基于单片机的轴电流检测装备设计

为了保障发电机正常运转,检测轴电流至关重要。本设计主要测量水轮发电机组主轴上的轴电流。利用专用电能计量芯片CS5460A对采集到的轴电流信号进行分析处理,通过数码管显示电流值。该装备精度高,具有较好的实用价值。     

挂治水电厂主轴密封运行与改造

针对挂治水电厂轴流转桨式水轮发电机组投产后经常发生主轴密封润滑水中断和密封件烧损等不利于机组安全稳定运行的故障,详细分析了原设计主轴密封H型端面密封结构缺点。经过认真调研后对其结构进行彻底改造,采用盘根式结构,运行情况良好。可以为类似电站设计、改造提供一定的借鉴。