旋轉(zhuǎn)機械通常是指含有回轉(zhuǎn)運動部件的機械設(shè)備,主要包括汽輪機、發(fā)電機、電動機、航空發(fā)動機等。這些設(shè)備構(gòu)成了人類社會生產(chǎn)活動最基本的設(shè)備之一。它們廣泛地應(yīng)用于電力、石化、冶金、機械、航空等各工業(yè)部門。隨著科學技術(shù)的進步和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機械日益向大型化、高速化、集成化和自動化方向發(fā)展,這一過程極大地提高了生產(chǎn)力,加速了人類文明的進程。但是這些設(shè)備一旦發(fā)生故障,所造成的經(jīng)濟損失和社會危害也將十分嚴重。近些年來,由于旋轉(zhuǎn)機械故障而引發(fā)的災(zāi)難性事故時有發(fā)生,為了滿足工程實際對故障診斷的需要,有必要對帶有故障的旋轉(zhuǎn)機械從動力學方面進行深入的研究探討。 本文主要研究了基于有限元理論的單雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的碰摩故障。并且利用實驗室中的現(xiàn)有設(shè)備做了相關(guān)實驗。本文的工作主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1)介紹了本文研究的目的和意義,給出了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩故障的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 (2)介紹了有限元方法的基本理論,給出了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速計算的有限元法和瞬態(tài)響應(yīng)計算的有限元法。 (3)介紹了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動靜件碰摩的基本理論,建立了單跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的力學模型和有限元模型。用非線性有限元方法研究了碰摩情況下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學特性,考察了碰摩參數(shù)變化對定點碰摩的影響,并分析了周期運動解析解的穩(wěn)定性和分岔特性。 (4)建立了雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動微分方程和有限元模型。通過MATLAB和ANSYS有限元分析軟件,分別計算了該雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率和相應(yīng)的振型,并且驗證了結(jié)果的正確性。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)碰摩間隙、碰摩剛度和摩擦系數(shù)的不同分別進行了仿真,對定點碰摩的幅值譜圖和軸心軌跡圖進行了分析。 (5)應(yīng)用實驗室的轉(zhuǎn)子實驗臺、eZ-analyst V5.1.71采集測試分析系統(tǒng)和碰摩專用裝置,對單跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的定點碰摩進行了實驗研究,通過實驗數(shù)據(jù)得到了相關(guān)的結(jié)論,證明了仿真結(jié)果的正確性。
【學位單位】：東北大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TH165.3
【部分圖文】：

3.3雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學模型的建立3.3.1雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運動微分方程碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學方程主要是指它的運動微分方程。對于如圖3.1所示的雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)軸是由兩個圓柱軸承支承，轉(zhuǎn)動角速度設(shè)為。。在右側(cè)的轉(zhuǎn)盤附近，由于安置的彈性桿而有可能發(fā)生定點碰摩。 111111111llllllll... 11111\\\lllll粉粉圖3.1定點碰摩的雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng) F19.3.1Thedual一 diskrotorsystemwithrub一imPaetatfixedPoint只考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的橫向振動。兩個轉(zhuǎn)盤處的振動位移在垂直和水平兩個方向上分別是y}，yZ，x，，xZ。兩個轉(zhuǎn)盤處的等效集中質(zhì)量是m，，mZ，這時轉(zhuǎn)軸本身可以視為無質(zhì)量的彈性梁。假設(shè)在兩個轉(zhuǎn)盤處的偏心量分別為m】e:、mZeZ(假設(shè)沒有相位差)。則轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的無量綱運動微分方程可以表示為如下形式:、.聲月..二.，J百才產(chǎn).、、l、tol少){鄉(xiāng)!飛十「“】】“12))少】飛十{“】】‘12」!yl飛_{m】“】」l少2}「幾}幾2」{夕2}[凡

是等效阻尼系數(shù)，可以采用線性比例阻尼假設(shè)得到。3.3.2雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的碰摩力模型雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的定點碰摩模型如圖3.2所示。只.只分別為碰摩力在垂直和水平方

相應(yīng)的移動質(zhì)量單元矩陣、轉(zhuǎn)動質(zhì)量單元矩陣、剛度單元矩陣、陀螺力矩矩陣形:2210131一312一13100一312一2210O4125400(221412000娜二巡4200156一2220O5413100一2224120O一131一312O131156一3102一221O54一1310O1562210，工，l八UL.7，J|連].八UCU|，矛‘2215456001300廣lweleslteeeseeJes﨏leseses‘ee衛(wèi)Jeeeseeeeleswewe.--lz--3l412310000八UCU一360O一31對吳0一363ZO一32一尸3lo4l20

本文編號：2815573