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转子动力学研究进展韩清凯;马辉【摘要】本文简要回顾了转子动力学的发展历程,指出了转子动力学的研究对象,如以汽轮发电机、燃气轮机、离心/轴流压缩机和航空发动机等大型装备为代表的复杂转子系统;主要研究内容涉及转子系统动力学建模、临界转速和振动响应计算、柔性转子动平衡技术、支承转子的各类轴承动力学特性、转子系统动力稳定性、转子系统非线性动力学、转子系统振动故障及其诊断技术、转子系统振动控制和多场耦合激励下转子系统振动,如机电耦合振动等.未来的研究主要聚焦在转静子系统耦合振动,基于大数据的转子系统智能诊断和考虑新材料、新结构的转子系统振动控制技术等方面.【期刊名称】《动力学与控制学报》【年(卷),期】2018(016)006【总页数】2页(P481-482)【关键词】旋转机械;转子动力学;稳定性;振动控制;智能诊断【作者】韩清凯;马辉【作者单位】大连理工大学机械工程学院,大连 116024;东北大学机械工程与自动化学院,沈阳 110819【正文语种】中文引言转子动力学是研究旋转机械转子及其部件和结构动力学特性的学科.转子动力学起源于十九世纪六十年代,目前已经成为机械动力学的重要分支.当代转子动力学的研究对象主要是以汽轮发电机组、燃气轮机、离心/轴流压缩机和航空发动机等重大装备为代表的复杂转子系统.转子系统的运动以涡动运动为典型形式.通常情况下,转子系统的振动问题一般比较突出,并且也十分复杂,不仅有转轴的弯曲振动和扭转振动,还包括叶轮的振动、叶轮上叶片的振动、机匣和基础振动,以及流体介质或轴承油膜等因素引起的涡动失稳等．目前转子动力学与振动研究主要涉及：1)转子系统动力学建模；2)临界转速和振动响应计算；3)柔性转子动平衡技术；4)支承转子的各类轴承动力学特性；5)转子系统动力稳定性；6)转子系统非线性动力学；7)转子系统振动故障及其诊断技术；8)转子系统振动控制；9)多场耦合激励下转子系统振动,如机电耦联振动等.1 转子动力学的发展历程转子动力学的研究已有百年历史．关于转子振动分析的最早记录是1869年英国物理学家Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”的论文,该论文得出了转子只能在一阶临界转速以下稳定运转的错误结论．Foppl(1895年)和Jeffcott(1919年)指出了转子在超临界运转时会产生自动定心现象,因而转子可以稳定工作．随着转子超临界运转,Newkirk发现了油膜轴承导致自激振动失稳现象,从而确定了油膜轴承稳定性在转子动力学分析中的重要地位．在油膜轴承稳定性的研究方面,Newkirk、Lund、Child和Muszynska等做出了突出贡献.在国内转子动力学研究领域.众多学者和工程技术人员开展了大量的研究工作,包括复杂转子系统动力学建模、转子系统非线性理论与失稳分析、转子系统碰摩等多种故障以及耦合故障的机理研究、转子系统振动故障诊断技术、轴承或齿轮系统动力学与振动故障诊断、转子系统动力学设计技术、以及转子系统振动控制理论与技术等,经过多年的辛勤努力,取得了大量的高水平成果.这些研究成果不仅极大地提升了我国在转子动力学领域的国际学术地位,而且对推动我国诸多工程领域的产品与技术的发展,发挥了至关重要的作用.2 转子动力学未来发展当前转子动力学的研究进入了新阶段.一方面,针对具有复杂结构的转子系统,特别是转子系统与静子系统刚度接近、存在振动耦合的情况,转子和静子结构连接面多且形式复杂,考虑服役退化,以及整机动力学的研究,振动响应的高精度预估研究等,得到了人们的高度重视.另一方面,面向转子系统振动与故障机理与诊断研究,强调了大数据与智能预测方法研究,揭示故障表征的新模式,促进故障机理研究,开展基于大数据的转子系统智能诊断,也已成为目前研究的热点问题之一.转子系统振动控制技术也拓展应用到采用新材料、新结构和提高预测控制能力等方面,提高转子系统振动控制能力及其可靠性和准确度.目前转子动力学在以下六个方面,已经取得了一些代表性成果：1)大型复杂转子系统的力学建模和分析手段,主要涉及连接件建模、大型复杂柔性转子系统、柔性转子系统-柔性基础系统、非同步旋转机械、特殊转子系统.2)考虑非线性的大型转子系统降维理论,主要涉及高维非线性动力学系统的降维方法和提高现有非线性动力学理论能够求解的维数.3)失稳机理分析和非线性分析,主要涉及油膜力、密封力、叶尖气隙力(Alford力)、转轴的刚度不对称、转轴材料的粘弹性和转轴的结构阻尼、转子和静子在间隙内的相互碰摩引起干摩擦力、充液转子等诱发的失稳和非线性振动.4)基于大数据的转子-轴承系统智能故障诊断,主要涉及浅层稀疏网络特征提取方法,建立具有深层结构的深度学习网络,研究旋转机械装备健康状态的多标记体系,全面高效地描述大数据下旋转机械系统的故障信息,形成融合多物理信息源的深度学习模型.5)转子-轴承系统的非线性动力学设计,主要涉及多目标优化设计,不但要设计合理的稳定裕度,还要设计失稳转速使其对参数变化最不敏感,使稳定裕度对一定范围内的制造工艺偏差及运行条件变化最不敏感.6)转子-轴承系统的振动控制,如采用弹性支承加挤压油膜阻尼器的低刚度、高阻尼特性的“滚动轴承与减振元件一体化”结构.3 专刊内容本专刊所收录的论文来自于2018年5月在苏州召开的第13届全国转子动力学会议.它包括复杂转子-支承系统动力学特性与振动响应分析、齿轮转子系统和考虑螺栓连接结合面的转子系统动力学特性研究、滚动轴承动力学特性研究、以及转子系统动力学吸振器减振研究等.期望专刊的出版能对我国转子系统动力学与振动的研究以及相关学科的发展起到积极的促进作用.。
转子动力学基础pdf
转子动力学是研究旋转系统的运动规律和振动特性的一门学科。
它主要涉及到刚体力学、动力学和振动学的知识，研究的对象包括各种旋转机械设备，如发电机、风力发电机、涡轮机、离心机等。
转子动力学基础包括以下几个方面：
1. 刚体力学：研究刚体的运动规律和受力情况。
在转子动力学中，我们将转子看作刚体，通过刚体力学理论分析转子受到的力和力矩，从而推导出转子的运动方程。
2. 动力学：研究物体的运动与受力之间的关系。
在转子动力学中，我们考虑转子受到的旋转力和惯性力的影响，通过牛顿第二定律和角动量定理等动力学原理，推导出转子的旋转运动方程。
3. 振动学：研究物体的振动特性。
在转子动力学中，由于旋转机械设备的运行过程中会产生振动，因此需要考虑转子的振动特性。
通过振动学理论，可以分析转子的固有频率、振型和振动幅值等参数，从而评估转子的稳定性和安全性。
4. 转子不平衡：转子不平衡是导致旋转机械设备振动和噪声产生的主要原因之一。
在转子动力学中，我们需要研究转子的不平衡现象，并通过对不平衡力的计算和分析，找到相应的解决方法，如平衡校正或使用动平衡系统。
5. 轴承动力学：转子在运行过程中需要依靠轴承支撑和导
向，轴承的性能将直接影响到转子的运动和振动特性。
因此，研究转子动力学还需要考虑轴承的摩擦、刚度和阻尼等特性，在设计和分析中进行综合考虑。
总之，转子动力学基础涉及到刚体力学、动力学、振动学以及轴承动力学等多个学科的知识。
通过对这些基础理论的研究和应用，可以更好地理解和掌握旋转机械设备的运动规律、振动特性以及相关问题的解决方法。
转子动力学是研究高速旋转机械动力学行为的基本理论和分析方法的一个近代力学学科分支。
有极强的工程应用背景。
我国在大型电站设备的自行研制中曾发生多次灾难性事故，其根本原因是国内对转子的非线性动力行为缺乏基础理论研究。
为此，大型机组安全运行问题成为1999年国家科技部第一批国家重点基础研究项目（973项目）的立项内容。
在这之前，国家自然科学基金会经5年论证，于1999年把非线性动力学问题作为重大项目立项。
20多年来，复旦大学力学系在转子动力学基础理论研究方面的成果，在国内获得公认的地位。
在复杂转子系统动力学方面的系统性理论成果，获1987年国家自然科学奖三等奖，在转子系统运动稳定性和整机动力学方面的理论成果，获1996年国家教委科技进步奖（基础类）二等奖。
基于上述理论成果解决了国内20余项国家和省部级重要实际项目，并为我国开发了一系列具有原创性的工程分析软件，用于航空发动机，汽轮机，离心机等的研制和排故上获得成功，曾获上海市科技进步奖一等奖（1993）、二等奖（1986），航空工业部科技进步奖一等奖（1991）和国家科技进步奖三等奖（1992）。
我们的工作得到国际的重视，论文二次发表在ASME Journal of Applied Mechanics 上。
张文应邀赴美国麻省利工学院（MIT）和哈佛大学合作研究二年。
1990年国际理论与应用力学联合会邀请张文参加十年一次的Symposium 作大会报告，还几次应邀担任国际会议的组织工作。
目前，高速旋转机械的国际设计趋势向高转速和轻柔结构方向发展，苛刻的工作环境常引发转子大变形扰动运动。
生产实际的需要推动了非线性转子动力学的发展。
目前我们已进入非线性转子动力学的工作，主要工作领域是非线性油膜力的力学建模理论，转子的非线性碰摩，充液转子运动稳定性等方面。
承担了国家重点基础研究项目（973项日）"大型机组安全运行问题"和国家自然科学基金会重大项目"大型旋转机械非线性动力学问题"的子课题研究。
转子动力学基础转子动力学基础一、转子系统基本理论转子动力学是研究转子系统运动规律的科学，主要关注旋转机械中转子的平衡、稳定性、振动以及支承等问题。
转子动力学在航空、能源、化工等领域有广泛应用。
二、转子平衡转子平衡是确保转子系统稳定运行的关键步骤。
不平衡会导致转子在旋转时产生振动，进而影响整个机械的性能。
转子平衡通常分为静平衡和动平衡两种。
静平衡是检查转子质量是否分布均匀，而动平衡则是检查转子质量与转动惯量是否匹配。
三、转子稳定性分析转子的稳定性是评估转子系统性能的重要指标。
不稳定转子在运行过程中会出现大幅振动，影响机械的正常运行。
转子稳定性分析通常涉及对转子系统的动力学模型进行稳定性分析，以确定转子在不同工况下的稳定性状态。
四、临界转速计算临界转速是指转子系统发生共振的转速。
当转子的转速接近临界转速时，系统会出现剧烈的振动。
因此，临界转速的计算对于避免共振和保证转子系统的安全运行具有重要意义。
临界转速的计算方法有多种，如试验法和解析法等。
五、转子振动分析转子振动是评估转子系统性能的重要参数。
通过对振动信号的分析，可以了解转子的状态，如不平衡、不对中、松动等。
振动分析的方法包括频谱分析、波形分析等，可以为故障诊断和维护提供依据。
六、支承与润滑系统设计支承和润滑系统是保证转子系统正常运行的重要环节。
支承系统的主要功能是承受转子的重量和产生的离心力，而润滑系统的功能是减少摩擦和磨损，保证转子正常运行。
因此，合理设计支承和润滑系统对于提高转子系统的可靠性和寿命至关重要。
七、故障诊断与维护故障诊断与维护是保证转子系统长期稳定运行的关键措施。
通过监测和分析转子系统的运行状态，可以及时发现潜在的故障并采取相应的维护措施。
常用的故障诊断方法包括振动监测、声发射监测等。
此外，对转子系统的定期维护和保养也是保证其正常运行的重要措施。
八、转子动力学实验技术实验技术是验证和改进转子动力学理论的重要手段。
通过实验可以观测和分析转子系统的各种现象，如不平衡响应、振动模式等。
转子动力学发展史哈尔滨工程大学关雨一、前言旋转机械在现代工业中的使用日益增多，同时伴随着高速化和大型化。
这些我们在大型的工业汽轮机组，离心泵以及大型汽轮发电机组中都可以看到。
在这些高速机器中，转子系统的振动和稳定性具有重要的意义，它是保证机器可靠性和寿命的关键因素。
转子动力学是研究旋转机器转子系统振动和动力稳定性的理论，工程设计计算以及减振，隔振，振动控制的科学，其发展迄今已逾百年。
据统计，在1974年以前，公约公开发表过1200篇研究论文，而从1974年到现在，证方面的论文已经超过次数。
转子动力学研究的飞速发展，正因其所遇到的问题多、复杂、重要，如：非线性振动和随机振动等。
国内外由于旋转机械发生的事故不胜枚举，如1972年日本海南电站一台60万汽轮机组由于轴系强烈振动而全毁，碎片击穿厂房并引起大火。
转子动力学的研究者最早是1919年的Jeffcott, 他研究了两端支承在刚性轴承上的柔性轴，轴无质量，轴对称的而且在轴上只有一个集中质量的最简单的转子系统的振动情况。
转子动力学设计的面比较广，问题也比较多，现在只从某几个主要方面来评述。
二、临界转速问题所谓临界转速是指对应于转子系统各阶固有频率的转速。
若其工作转速和临界转速相等则产生共振。
２-1.计算分析方法：在上世纪50年代以前研究者都假定支承是绝对刚性的，而且往往只是求一阶临界转速较为适宜，诸如Rayleigh法，Ritz法和Stodala法。
1945年Prohl以及先后由Myklesfad, Holzer 等人提出的初参数法用来计算多支撑转轴系统的临界转速得到了发展。
他们能够考虑支承弹性、滑动轴承油膜弹性、陀螺效应等因素，并计算高阶的临界转速。
1957年以后E.C.Koling; T.G.Guenther等人在Prohl法的基础上排成举证形势更白玉在计算机上处理，形成了传递矩阵法。
1954年以后，W.g Duncan R.E.D.Bishop 等人先后提出影响系数及机械阻抗和导纳的概念，这些概念在电网路分析及音响学分析已使用多年，现在被应用拿过来解决机械振动问题。
转子动力学知识2转子动力学主要研究那些问题？答：转子动力学是研究所有不旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性,包括动态响应、振动、强度、疲劳、稳定性、可靠性、状态监测、故障诊断和控制的学科。
这门学科研究的主要范围包括：转子系统的动力学建模与分析计算方法；转子系统的临界转速、振型不平衡响应；支承转子的各类轴承的动力学特性；转子系统的稳定性分析；转子平衡技术；转子系统的故障机理、动态特性、监测方法和诊断技术；密封动力学；转子系统的非线性振动、分叉与混沌；转子系统的电磁激励与机电耦联振动；转子系统动态响应测试与分析技术；转子系统振动与稳定性控制技术；转子系统的线性与非线性设计技术与方法。
3转子动力学发展过程中的主要转折是什么？答：第一篇有记载的有关转子动力学的文章是1869年Rankine发表的题为“论旋转轴的离心力”一文,这篇文章得出的“转轴只能在一阶临界转速以下稳定运转”的结论使转子的转速一直限制在一阶临界以下。
最简单的转子模型是由一根两端刚支的无质量的轴和在其中部的圆盘组成的,这一今天仍在使用的被称作Jeffcott转子的模型最早是由Foppl在1895年提出的,之所以被称作“Jeffcott”转子是由于Jeffcott教授在1919年首先解释了这一模型的转子动力学特性。
他指出在超临界运行时,转子会产生自动定心现象，因而可以稳定工作。
这一结论使得旋转机械的功率和使用范围大大提高了，许多工作转速超过临界的涡轮机、压缩机和泵等对工业革命起了很大的作用。
但是随之而来的一系列事故使人们发现转子在超临界运行达到某一转速时会出现强烈的自激振动并造成失稳。
这种不稳定现象首先被Newkirk发现是油膜轴承造成的,仍而确定了稳定性在转子动力学分析中的重要地位。
有关油膜轴承稳定性的两篇重要的总结是由Newkirk和Lund写出的,他们两人也是转子动力学研究的里程碑人物。
4石化企业主要有哪些旋转机械，其基本工作原理是什么？汽轮机：将蒸汽的热能转换成机械能的涡轮式机械。
基于集中质量法的破壁机转子动力学分析张旭辉;龙康;李寿图;刘智勤;孙宏伟【期刊名称】《日用电器》【年(卷),期】2024()5【摘要】本文针对某破壁机原型机进行转子动力学分析,采用集中质量法建立了破壁机转子系统的模型,并进行了模态分析、临界转速分析以及谐响应分析。
主要研究结论如下:首先,在模态分析方面,本文得到了破壁机转子系统前4阶正进动涡动频率及相应的振型,其中固有频率分别为867.93 Hz、10 394 Hz、11 434 Hz和12 673 Hz。
正进动模态主要表现为以轴承支承为支点的摆动,这能为破壁机系统的结构设计和改进提供参考。
其次,在临界转速分析方面,结果表明破壁机转子系统的临界转速为17 252 r/min,远低于额定转速35 000 r/min。
表明破壁机在额定转速下能够稳定运行,不会发生共振现象,确保了系统的可靠性和稳定性。
最后,在谐响应分析方面,以转子系统变形最大的连接圆盘为研究对象,计算结果显示在12 600 Hz 时变形达到峰值,与模态分析的结论相一致。
通过以上分析,本文研究了破壁机转子动力学特性,为破壁机的研发和优化提供了依据。
【总页数】6页(P53-58)【作者】张旭辉;龙康;李寿图;刘智勤;孙宏伟【作者单位】广东新宝电器股份有限公司;湖南师范大学工程与设计学院;中南大学机电工程学院;广东东菱凯琴集团有限公司;广东省小家电关键性能技术企业重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TP3【相关文献】1.基于集中质量法的锚泊系统动力学仿真2.基于有限元和集中质量法的带阻尼环滚动轴承支撑的柔性转子动力学分析3.基于集中质量法的水下缆索破断动力学仿真4.基于集中质量法的阻拦网动力学建模与分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
