转子动力学问题

一、工程上的转子动力学问题主要包括：转子的临界转速具有质量偏心的转子，当其在临界转速下运行时，将会发生剧烈振动。

一般发电机组在起动升速过程中，当转速升至某数值时，激起机组产生强烈振动，此转速称为临界转速，即此时转子及其支承系统的固有振动频率与转速的激振频率共振。

为使转子能稳定安全运行，设计转子时应使其临界转速避开工作转速15%~20%以上。

不平衡响应稳态不平衡响应分析也可以用来确定系统的临界转速，但它更重要的任务是用来求解在转子系统中可能存在的不平衡量作用下，转子—支承系统的稳态不平衡响应，分析研究如何采取措施限制最大不平衡响应及减小不平衡响应。

瞬态响应等瞬态响应分析主要是指转子系统不平衡突然变化、作用在转子系统上的外载荷突然变化或转子系统在变转速下工作等情况下，转子系统的响应分析，包括转子系统的位移、变形以及支承结构的传递载荷分析，起动加速是最常见的瞬态过程。

二、转子的建模和计算方法传递矩阵法传递矩阵法是利用梁-轴系统截面的4个状态参数(挠度、转角、弯矩和剪力)的相互关系，建立起截面间的状态参数表达式，从而进行系统振动特性的求解。

模态综合法模态综合法是把一个复杂的整体结构，分解为若干个子结构，分别对每个子结构进行振动模态分析，再分别提取各子结构的若干低阶模态进行综合，得到总体结构的模态分析参数。

有限元法有限元法是把一个整体连续结构离散成有限个单元，用一个等价的计算模型去代替真实的物理模型，这个模型由表示成矩阵形式的已知弹性和惯性的离散单元所组成。

三、模态分析坎贝尔图临界转速稳定性有预应力的模态分析有预应力的坎贝尔图四、谐波响应分析谐波响应计算动力系统对正弦载荷的稳态响应（幅值不随时间变化）。

在转子动力学中，谐波响应分析可以理解为在坎贝尔图（由模态分析得到）的一条路径上的扫描1，2，3，4：所有的路径都可以看作为谐波响应，但是各条路径得用不同分析过程。

五、瞬态转子动力学主要包括三种方法：方法1：进行一个真正的转子动力学分析，即非线性瞬态分析，根据转动角速度真实地转动计算模型，这是最昂贵的方法（求解时间长，rst文件大），但是所有的响应多包括了，后处理可以显示一个真实转动的模型。

ANSYS转子动力学问题的处理除了在像Civic和Accord车型上获得了长久的商业成功之外，Honda还因其实现了很高的舒适性、安全性和性能标准的承诺而受到称赞。

在影响车辆的舒适性的因素里面，控制路面噪声是最重要的。

在Honda最近已开发的几种车辆里面，其发动机公司成功地通过利用一种新的混合模拟方法减少了路面噪声。

同LMS工程咨询部门一起，Honda实施了混合模拟过程，能够快速和精确地模拟一直到300Hz路面噪声。

这种方法由连接一个基于试验的内饰车身模型和一个悬架系统的有限元模型而组成。

获得的整车混合模型使Honda能够在开发阶段的更早期评价更多的悬架设计选择，并针对改善的路面噪声性能提出更有效的对策。

传统方法的局限性无论是在进行一个热烈的讨论，还是在安静的行使过程中享受一支轻音乐，一个安静内部的舒适性将会使氛围有很大的区别。

一个潜在的干扰因素就是路面噪声，它能通过车辆的机械结构和连接进行传播。

在众多的传播路径中，悬架装配零件起着重要的作用，因此很难控制和减少路面噪声。

先于物理样机修改阶段之前，进行路面噪声级别的预测一直是个有难度的挑战。

在早期的悬架设计中最常用的方法是依赖于根据已有经验的粗略判断，例如，悬架连接的共振频率应高于一个给定频率或是悬架刚度应在一个特定的范围。

这种方法的主要问题是，没有办法依据这些规则说明一个设计修改将会增加或减少路面噪声。

开发整个有内饰车身和所有悬架部件的有限元模型是评价路面噪声性能的另外一种方法。

使用纯粹的基于有限元的全内饰车辆模型的一个缺点就是，建模非常棘手。

当焦点仅仅局限在车辆悬架上时，在车身建模上投入太多是不必要的。

使用纯粹的有限元模型进行模拟的另外一个缺点就是高频预测的精度会降低。

混合的Test-CAE方法增加了速度和精度为了评价混合建模和模拟方法的精度和可用性，这种混合方法已经用于一个现有的Honda车型。

LMS工程服务部门从创建一个基于有限元的单个悬架系统部件模型开始，包括悬架连杆、减振器、副车架等等。

现代工业上旋转机械单机容量在不断增大，而转子直径不可能随其容量的增大而按比例增大。

高转速轻结构是近代高速旋转机械的发展和设计趋势。

本文使用ansys研究了电机转子动力学问题，得出ansys可以计算转子动力学问题。

1 引言转子动力学的研究，最早可追溯到十九世纪六十年代。

一个多世纪以来，随着大工业的发展，转子系统被广泛地应用于包括燃气轮机、航空发动机、工业压缩机等机械装置中，在电力、航空、机械、化工、纺织等领域中起着非常重要的作用。

因而，转子动力学有着极强的工程应用背景，其相关的研究工作也越来越受到人们的重视。

由于材质的不均匀，制造、加工及安装误差等，转子系统不可避免的存在着质量偏心，同时转子在工作过程中还可能产生热变形以及磨损和介质的姑附等现象，这些因素或多或少都会导致转子不平衡的增大从而使转子的不平衡振动增大。

由过大的不平衡量引起的转子系统的振动是十分有害的，它使机械的效率降低、载荷增加，使一些零部件易于磨损、疲劳而缩短寿命，较大的振动还会恶化操作人员的劳动环境，甚至会导致发生机毁人亡的严重事故。

消除或者减小转子系统的振动首先考虑是对转子进行平衡。

现代工业上旋转机械单机容量在不断增大，而转子直径不可能随其容量的增大而按比例增大。

高转速轻结构是近代高速旋转机械的发展和设计趋势。

转子设计和发展的这种趋势对转子的质量不平衡提出了严格的限制。

这种情况下，转子的动力学变得更加突出和重要。

本文使用ansys研究了某电机转子的动力学问题，为转子动力学设计找到了一个新的途径。

2 模型的建立及计算如图1所示，为电子转子的有限元模型，使用BEAM188单元模拟转子的轴，使用MASS21单元模拟转子，使用单元COMBI214模拟轴承。

图1 电机转子的有限元模型（不显示单元）图2 电机转子的有限元模型（显示单元）图3给出了Beam188 单元的几何简图。

Beam188单元适合于分析从细长到中等粗短的梁结构，该单元基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响。

转子动力学不平衡响应转子动力学是研究转子在旋转过程中的振动和不平衡响应的学科。

在实际工程中，转子的不平衡响应是一个重要的问题，它会导致转子系统产生振动、噪音甚至失效。

因此，对转子动力学不平衡响应进行深入研究具有重要的理论和实际意义。

转子动力学不平衡响应是指转子在旋转过程中由于不平衡而产生的振动响应。

不平衡是指转子的质量分布不均匀，导致转子在旋转时产生的离心力不平衡。

这种不平衡力会引起转子系统的振动，进而影响系统的稳定性和工作性能。

转子动力学不平衡响应的研究主要包括以下几个方面。

需要确定转子系统的动力学模型。

转子系统可以看作是一个刚体，其运动可以用欧拉方程来描述。

在建立动力学模型时，需要考虑转子的几何形状、材料性质、支承方式等因素，以及考虑外部载荷的影响。

通过建立合理的动力学模型，可以准确地描述转子在旋转过程中的运动规律。

需要确定转子系统的振动特性。

振动特性包括转子的固有频率、振型和振幅等。

固有频率是指转子系统在没有外部激励时自由振动的频率，它与转子的几何形状和材料性质有关。

振型是指转子系统在固有频率下的振动形态，它反映了转子的振动分布情况。

振幅是指转子系统在受到外部激励时的振动幅度，它与外部激励的幅值和频率有关。

通过研究转子系统的振动特性，可以了解转子系统的固有特性和受到外部激励时的响应情况。

然后，需要进行转子系统的动力学分析。

动力学分析是指通过求解转子系统的运动方程，得到转子在旋转过程中的振动响应。

在动力学分析中，需要考虑转子的不平衡力、支承刚度、阻尼等因素对转子系统的影响。

通过动力学分析，可以得到转子系统的振动响应曲线，进而评估转子系统的稳定性和工作性能。

需要进行转子系统的振动控制和优化设计。

振动控制是指通过采取一定的措施，减小转子系统的振动响应。

常用的振动控制方法包括增加转子的刚度、改变支承方式、使用阻尼器等。

优化设计是指通过优化转子的几何形状、材料性质和支承参数等，使转子系统的振动响应达到最优。

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。

转子动力学解决方案转子动力学是研究旋转系统和旋转结构运动规律的力学分支，广泛应用于航空航天、机械工程、电力工程等领域。

在解决转子动力学问题时，需要考虑多个因素，并采用适当的数学工具和方法进行分析和求解。

下面将介绍一种常见的转子动力学解决方案。

首先，建立转子动力学模型是解决问题的第一步。

模型的建立需要考虑旋转系统的结构特点、所受外部力和力矩，以及转子部件的刚度和阻尼等因素。

常见的转子动力学模型包括悬臂梁模型、轴向模型和自由模态模型等。

选择适当的模型取决于具体的问题和要求。

其次，对于建立的转子动力学模型，需根据实际情况确定初始条件和边界条件。

初始条件指的是系统在初始时刻的位移、速度和加速度等状态量，边界条件指的是转子系统与外界的相互作用，如支撑座、轴承等。

确定好初始条件和边界条件后，才能进行后续的分析和计算。

然后，利用运动方程和材料力学原理，可以得到转子系统的动力学方程。

通常情况下，动力学方程是一个包含未知位移和力等的微分方程组。

为了求解此方程组，可以采用数值方法如有限元法、有限差分法或模态分析法等。

其中，有限元法是最常用的方法之一，通过将转子系统划分为有限个小元件，建立离散的数学模型，再利用适当的数值计算方法求解方程组。

接下来，对转子系统进行模态分析是解决转子动力学问题的关键环节。

模态分析是通过求解动力学方程的特征值和特征向量，得到系统的固有频率和模态形态。

通过对固有频率和模态形态的分析，可以了解系统的振动特性和稳定性。

在模态分析过程中，还可以进行模态耦合分析、频率响应分析和模态参数辨识等。

最后，对于求解得到的动力学方程，可以进行振动响应分析和稳定性分析。

振动响应分析是对系统在外部激励下的振动响应进行研究，常用的方法包括强迫响应分析和随机响应分析。

稳定性分析是对系统的稳定性进行评估，通过计算系统的固有频率、阻尼比和临界转速等参数，判断系统是否稳定。

以上是一个常见的转子动力学解决方案，其中涉及了模型建立、初始条件和边界条件确定、动力学方程求解、模态分析和振动响应与稳定性分析等环节。

转子动力学复习资料转子动力学是机械工程中一个重要的领域，研究机器的旋转部分的动力学行为。

本文将介绍转子动力学的基本概念和公式，以及常见的转子失衡和振动问题的解决方法。

一、基本概念和公式1. 转子：指旋转的机器部件，如汽车发动机的曲轴。

2. 转速：转子旋转的速度，通常用每分钟旋转圈数 RPM）或每秒旋转角度数 rad/s）表示。

3. 离心力：转子旋转时在质心处产生的离心力，可通过以下公式计算：Fc = mω²r其中，Fc为离心力，m为质量，ω为角速度，r为转子离心距。

4. 密扭：转子在旋转时由于惯性而产生的扭矩，可用以下公式计算：T = Iα其中，T为所受扭矩，I为转动惯量，α为角加速度。

二、转子失衡问题转子失衡是指转子的质量分布不均匀，导致离心力不平衡，引起机器的振动和震动。

常见的解决方法包括：1. 增加质量平衡：在转子上增加质量以平衡不均匀的质量分布。

2. 切除质量：通过在转子上切开一小段质量来平衡质量分布。

3. 洗衣机法：通过在转子上放置重物来平衡质量分布。

三、转子振动问题除了失衡，转子的振动还可能由以下原因引起：1. 转子松脱：由于固定螺栓或轴承松动，导致转子移位。

2. 转动偏心：转动轴心偏离质心导致的振动。

3. 转子不对中：由于轴承损坏或悬挂系统不稳定，导致转子不在中心位置。

解决转子振动问题的方法包括：1. 修复或更换轴承或固定螺栓。

2. 重新校准和安装转子以确保轴心准确对中。

3. 在转子上加装平衡质量。

总之，转子动力学是机械工程师必须了解的一项技能。

了解转子的基本概念和公式，以及如何解决转子失衡和振动问题，将有助于加强对机器的设计和维护的理解和技能。

1、模态分析对例题一进行建模，作模态分析。

2、谐分析(幅频，相频)幅频相频2个盘相位相差180°，峰值的临界转速和坎贝尔图相吻合。

3、一阶振型，二阶振型4、弹性支撑转子弹簧阻尼单元COMBI214，由两个节点组成，每个节点有两个自由度，不考虑弯曲和扭转。

4个刚度系数，主刚度和交叉刚度。

4个阻尼系数。

（1）有/无阻尼情况下无阻尼的情况下：临界转速118.529 rad/s在考虑弹簧阻尼情况下时，即改变combi214单元中4个阻尼系数，但是得到的临界转速结果与无阻尼时相同，具体原因没有得出。

（2）考虑滑动轴承的轴颈弯曲之前是通过在对应节点施加COMBI214单元来进行考虑的。

动力系数的设置则是通过对Sommerfeld数的计算，这样操作的合理性是基于以下假设：动力系数可看作常数；所计算轴承Sommerfeld数与动力系数的关系；轴承很短，可以忽略轴承中轴颈的弯曲变化；但是实际轴承都具有一定的宽度，所以，可以通过在轴承上连续几个节点上施加COMBI214单元来对滑动轴承中的轴颈弯曲进行考虑。

所建模型如下：(a)单个节点(b)三个节点通过对Sommerfeld数的计算，查表估算了相同数量级的一组动力系数进行计算，又考虑实际轴承油膜力沿轴向分布近似抛物线，所以对中间节点采用了较大的动力系数，而边上两个节点动力系数则取中间节点动力系数的一半。

计算结果如下表所示，为利用不同节点数考虑滑动轴承得到的计算结果：轴承节点数一阶固有频率（rad/s)二阶固有频率（rad/s)三阶固有频率（rad/s)174.63875.354263.875376.69981.945273.507可以看出，当采用多节点来模拟滑动轴承，所施加约束介于固支和铰支之间，所计算得到固有频率升高。

(b)三个节点通过（a）（b）的幅频响应图可以看出，当采用三节点进行模拟时，幅值降低，固有频率增大。

通过利用多节点来模拟滑动轴承由于考虑了轴在轴承部分的弯曲，计算结果应该更加合理，。

偏心转子的动力学分析和优化设计偏心转子是一种重要的机械结构，在机械传动、工具加工、风力发电等领域有广泛的应用。

然而，由于其复杂的结构和动态特性，偏心转子的动力学分析和优化设计一直是一个重要的研究领域。

一、偏心转子的结构偏心转子是由转子和偏振环组成的，偏振环在装配时将转子偏心，从而使得转子相对于轴线产生旋转。

偏心转子的结构如图1所示：图1 偏心转子结构示意图图1中，O为旋转轴，CE为转子长度，DF为偏振环半径，AD为转子直径，BG为偏心量。

二、偏心转子的运动特性偏心转子的运动特性主要包括偏心量、转速、转矩和振动等参数。

1. 偏心量偏心量是偏心转子的一个重要参数，它表示转子相对于轴线的偏移量。

偏心量越大，则转子产生的离心力和振动力也越大，极易产生机械失效。

2. 转速偏心转子的转速是指转子每分钟旋转的圈数，对转子的动态特性有重要影响。

转速过高，会导致转子产生很大的离心力和振动力，从而使得转子产生旋转不稳定和脱落等问题。

3. 转矩偏心转子的转矩是指转子所受的扭矩，它与偏心量、转速、转子质量和惯性等因素有关。

转矩越大，则转子的承载能力和稳定性越差，易产生机械失效。

4. 振动偏心转子的振动是指转子在运转中发生的动态振动，它与偏心量、转速、转子质量和惯性等因素有关。

振动过大，会导致传动系统的噪声、磨损和疲劳损伤等问题，严重影响机械设备的稳定性和安全性。

三、偏心转子的动力学分析为了更好地研究偏心转子的动态特性和稳定性，必须对其进行动力学分析。

偏心转子的动力学分析主要包括以下几个方面：1. 动力学模型建立偏心转子的动力学模型是研究其动态特性和稳定性的基础。

根据传动系统的结构和运动特性，可以建立偏心转子的运动学和动力学方程，进而求解偏心转子的稳定运动状态和振动响应。

2. 稳定性分析偏心转子的稳定性分析是指对偏心转子的稳态转动和失稳状态进行研究。

通过计算偏心转子稳态转动的关键参数，如稳态转速、阻尼和刚度等，判断其是否产生失稳运动，并分析失稳的原因和条件。