转子动力学——旋转机械的动力学特性教学教材
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转子动力学是固体力学的一个分支。
本文主要研究转子支承系统在旋转状态下的振动,平衡和稳定性,特别是在接近或超过临界转速的情况下转子的横向振动。
转子是涡轮机,电动机和其他旋转机械的主要旋转部件。
200多年来,工程和科学界一直关注转子振动。
w.j.m. 1869年英格兰的兰金(Rankin)和1889年法国的拉瓦尔(c.g.p.de Laval)对挠性轴的测试是研究此问题的先驱。
随着现代工业的发展,高速细长转子逐渐出现。
由于它们通常在柔性状态下工作,因此它们的振动和稳定性变得越来越重要。
转子动力学的主要研究内容如下:①临界速度由于制造误差,转子每个微小部分的质心与旋转轴略有偏离。
当转子旋转时,由上述偏差引起的离心力将使转子产生横向振动。
在某些速度(称为临界速度)下,这种振动似乎非常强烈。
为了确保机器不会在工作速度范围内产生共振,临界速度应适当偏离工作速度,例如大于10%。
临界速度与转子的弹性和质量分布有关。
对于具有有限集总质量的离散旋转系统,临界速度的数量等于集总质量的数量;对于具有连续质量分布的弹性旋转系统,临界速度是无限的。
传递矩阵法是计算大型转子支撑系统临界转速的最常用数值方法。
要点是:首先,将转子分成几个部分,每个部分左右两端的四个部分参数(挠度,挠度角,弯矩和剪切力)之间的关系可以通过传递来描述。
该部分的矩阵。
以此方式,可以获得系统的左端和右端的横截面参数之间的总传递矩阵。
然后,根据边界条件和自然振动中非零解的条件,通过试错法求出各阶的临界速度,得到相应的振动模式。
②通过临界速度的状态通常,转子以可变速度通过临界速度,因此通过临界速度的状态是不稳定的。
与以临界速度旋转时的静止状态不同,有两个方面:一是振幅的最大值小于静止状态的振幅,速度越大,振幅的最大值越小。
另一个是振幅的最大值不会在像静止状态那样的临界速度下出现。
在不稳定状态下,频率转换干扰力作用在转子上,这使分析变得困难。
为了解决这种问题,在数值计算或非线性振动理论中必须使用渐近法或级数展开法。
固体力学的分支。
本文主要研究转子轴承系统在旋转状态下的振动,平衡和稳定性,特别是在接近或超过临界速度的运行状态下转子的横向振动。
转子是旋转机械(例如涡轮机和电动机)中的主要旋转部件。
工程和科学界一直关注转子振动已有200多年的历史了。
1869年英国W.J.M Rankin撰写的有关离心力的论文以及法国C.G.P.de Laval于1889年对挠性轴进行的测试是研究此问题的先驱者。
随着现代工业的发展,高速细长转子逐渐出现。
由于它们通常在柔性状态下工作,因此振动和稳定性问题变得越来越重要。
转子动力学的主要研究内容如下:由于制造误差,转子的每个微段的质心通常会略微偏离旋转轴。
当转子旋转时,由上述偏差引起的离心力将导致转子横向振动。
在某些转速(称为临界转速)下,这种振动非常强烈。
为了确保机器不会在工作速度范围内产生共振,临界速度应偏离工作速度超过10%。
临界速度与转子的弹性和质量分布有关。
对于具有有限集中质量的离散旋转系统,临界速度的数量等于集中质量的数量。
对于具有连续质量分布的弹性旋转系统,存在无限的临界速度。
用于计算大型转子支撑系统的临界转速的最常用数值方法是传递矩阵法。
要点如下:首先,将转子分成几个部分,每个部分左右两端的四个部分参数(挠度,挠度角,弯矩和剪切力)之间的关系可以用下式描述:本节的转移矩阵。
以此方式,可以获得系统的左端面和右端面的截面参数之间的总传递矩阵。
然后,根据边界条件和自然振动中存在非零解的条件,通过试错法求出各阶的临界速度,然后得到相应的振动模式。
由于Jeffcott转子的特殊性,唯一的轮盘位于两个刚性支撑之间,因此可以忽略陀螺力矩对临界转速的影响。
Jeffcott转子在无阻尼状态下的临界速度可以看作是其固有频率,但是对于其他类型的转子,陀螺力矩对临界速度的影响是不能忽略的,这是与结构动力学的差异之一。
和振动力学。
就转子动力学而言,在存在外部阻尼的情况下,Jeffcott转子的临界速度高于其在非阻尼状态下的固有频率,该结论也适用于其他类型的转子。
转子动力学转子动力学(Rotordynamics)是一个在机械工程中有着广泛应用的学科,它研究的是转子的运动模式和旋转的动态行为。
它主要包括对转子的结构,刚度,形状,质量及其动态响应的研究,它也可以研究转子系统中出现的振动现象。
转子动力学被广泛应用于一些重要的工程应用,其中,汽轮机,离心机,风力发电机和电机等系统都可以利用转子动力学进行模拟研究,以便于计算转子系统的运动性质和性能。
转子动力学的研究主要分为两个部分:静态和动态分析。
静态分析是指只考虑转子的静力学性质,即转子的位移,速度和加速度,而不考虑其在轴承振动中的动态特性。
动态分析则是指考虑转子在轴承振动中的动态特性,包括振动模式、振动频率、振动幅值及衰减。
转子动力学的静态分析方法很多,其中,应用频繁的有建立结构方程和有限元方法,它们分别用于研究转子结构的位移,形变和应力分布,及轴承摩擦耦合下转子的动态行为。
动态分析方法也有很多,例如建立模态方程和复结构动力学方法等,它们都有助于研究转子系统的动态行为,包括振动模式、振动频率、振动的位移、形变和应力分布。
转子动力学的应用非常广泛,它可以被用于传动系统,机床,风机,汽轮机,离心机,风力发电机等系统中,以改善其设计和性能。
由于转子动力学完备及计算量大,现代转子断面设计工具和分析工具均已经发展趋于成熟,可以实现转子的3D的模拟分析,并可以实现转子的断面设计改善。
转子动力学是实施转子系统设计,并实现转子系统性能改善的重要手段,它给转子系统提供了科学的基础,使得转子系统设计及性能改善更接近设计者的实际需求,从而达到节省成本,提高效率,提升产品性能的目的。
总之,转子动力学研究是机械工程中一个重要的学科,它在机械系统安全可靠运行方面发挥着非常重要的作用。
通过使用转子动力学,可以更好地分析和理解转子系统的结构,刚度,形状,质量及其动态响应,从而实现设计的优化,提高转子系统的性能,改善转子系统的安全可靠性。
转子动力学是固体力学的一个分支。
本文主要研究转子支撑系统在旋转状态下的振动,平衡和稳定性,特别是在接近或超过临界速度的情况下。
转子是涡轮机,电动机和其他旋转机械的主要旋转部件。
200多年来,工程和科学界一直关注转子振动。
w。
1869年英国的兰金(Rankin)和1889年的法国拉瓦尔(c.g.p.de Laval)对柔性轴的测试是研究此问题的开创者。
随着现代工业的发展,高速细长转子逐渐出现。
由于它们通常以柔性状态工作,因此它们的振动和稳定性变得越来越重要。
转子动力学的主要研究内容如下①临界速度由于制造误差,转子每个微小部分的质心与旋转轴略有偏离。
当转子旋转时,由上述偏差引起的离心力将使转子产生横向振动。
在某些速度(称为临界速度)下,这种振动似乎非常强烈。
为了确保机器在运行速度范围内不会产生共振,临界速度应适当偏离工作速度,例如大于10%。
临界速度与转子的弹性和质量分布有关。
对于具有有限集总质量的离散旋转系统,临界速度的数量等于集总质量的数量;对于具有连续质量分布的弹性旋转系统,临界速度是无限的。
传递矩阵法是计算大型转子支撑系统临界转速的最常用数值方法。
要点是:首先,将转子分成几个部分,每个部分左右两端的四个参数(挠度,挠度角,弯矩和剪切力)之间的关系可以通过传动来描述。
这部分的矩阵。
以这种方式,可以获得系统的左端和右端的横截面参数之间的总传递矩阵。
然后,根据边界条件和自然振动中非零解的条件,通过试错法求出各阶的临界速度,并得到相应的振动模式。
②临界速度通过通常,转子以可变速度通过临界速度,因此通过临界速度的状态是不稳定的。
与以临界速度旋转时的静态不同,有两个方面:一是最大振幅小于静态振幅,而速度越大,最大振幅越小。
另一个是最大振幅不会像静止时那样以临界速度出现。
在不稳定状态下,变频器的干扰力作用在转子上,使分析变得困难。
为了解决该问题,在数值计算或非线性振动理论中必须采用渐近法或级数展开法。
③动态响应在转子的设计和运行中,经常需要知道在工作速度范围内不平衡和其他激励因素引起多少振动,并将其作为转子工作状态的量度。
转子系统动力学1. 引言转子系统动力学是研究转子在运动过程中的力学特性和动力学行为的学科。
转子系统广泛应用于各种机械设备中,例如发电机、涡轮机、离心压缩机等。
深入了解转子系统的动力学行为对于设计和优化这些机械设备至关重要。
转子系统动力学的研究内容包括转子的振动特性、转子的稳定性、转子的受力分析等。
在转子系统动力学中,转子被视为一个连续体,其运动受到各种力的作用,包括离心力、重力、惯性力等。
通过对这些力的分析和计算,可以获得转子的运动规律和稳定性。
2. 转子的振动特性转子的振动特性是转子系统动力学研究的重要内容之一。
转子的振动可以分为自由振动和强迫振动两种情况。
2.1 自由振动自由振动是指转子在没有外界力作用下的振动。
自由振动的特点是振幅和频率都是固定的,振动形式可以是简谐振动或复杂振动。
自由振动的频率由转子的刚度和质量分布决定。
2.2 强迫振动强迫振动是指转子在外界激励力作用下的振动。
外界激励力可以是周期性的,也可以是非周期性的。
强迫振动的特点是振幅和频率随外界激励力的变化而变化。
3. 转子的稳定性转子的稳定性是指转子在运动过程中是否保持平衡状态的能力。
稳定性的分析可以通过线性稳定性分析和非线性稳定性分析两种方法进行。
3.1 线性稳定性分析线性稳定性分析是指通过线性化转子系统的运动方程,然后对线性化方程进行分析,判断转子系统的稳定性。
线性稳定性分析的基本思想是将非线性问题近似为线性问题,通过对线性问题的分析来判断转子系统的稳定性。
3.2 非线性稳定性分析非线性稳定性分析是指直接对转子系统的非线性运动方程进行分析,判断转子系统的稳定性。
非线性稳定性分析考虑了转子系统的非线性特性,能够更准确地描述转子系统的稳定性。
4. 转子的受力分析转子的受力分析是研究转子系统动力学的重要内容之一。
转子在运动过程中受到各种力的作用,包括离心力、重力、惯性力等。
4.1 离心力离心力是转子在旋转过程中由于离心力的作用而产生的力。
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。
转子动力学梁转子1. 介绍转子动力学梁转子是一种用于传递动力的机械装置,常见于旋转机械中,如发动机、涡轮机、电机等。
该装置由转子和动力学梁组成,通过转子的旋转运动将动力传递给其他部件。
本文将详细介绍转子动力学梁转子的结构、工作原理、应用领域以及相关技术。
2. 结构转子动力学梁转子主要由以下部分组成:2.1 转子转子是转子动力学梁转子的核心部件,通常由金属材料制成,如钢、铝等。
转子具有旋转运动的能力,通过转动将动力传递给其他部件。
转子通常呈圆柱形状,两端固定在轴承上,以实现平稳的旋转。
2.2 动力学梁动力学梁是连接转子和其他部件的关键组件,起到传递动力和承载转子的作用。
动力学梁通常由弹性材料制成,如钢、碳纤维等。
它可以弯曲和振动,以适应转子的旋转运动,并在转子受到外力时提供支撑和稳定。
2.3 轴承轴承是转子动力学梁转子中的重要部件,用于支撑和固定转子。
轴承通常由金属材料制成,如钢、铜等。
它可以减少转子的摩擦和磨损,保证转子的平稳旋转。
常见的轴承类型包括滚动轴承、滑动轴承等。
3. 工作原理转子动力学梁转子的工作原理是基于力学和动力学原理的。
当转子旋转时,动力学梁会弯曲和振动,将动力从转子传递给其他部件。
转子受到外力时,动力学梁会提供支撑和稳定,保证转子的正常运转。
在转子动力学梁转子中,转子的旋转运动会产生离心力和惯性力,这些力会导致动力学梁的弯曲和振动。
通过合理设计转子和动力学梁的结构参数,可以使转子动力学梁转子在工作时达到最佳的动力传递效果。
4. 应用领域转子动力学梁转子广泛应用于各种旋转机械中,主要用于传递动力和实现机械的旋转运动。
以下是一些常见的应用领域:4.1 发动机转子动力学梁转子在内燃发动机中起到了关键的作用。
它通过转子的旋转将燃烧产生的动力传递给曲轴,驱动汽车或飞机等交通工具运行。
4.2 涡轮机转子动力学梁转子也被广泛应用于涡轮机中。
在涡轮机中,转子动力学梁转子将流体的动能转化为机械能,驱动涡轮机的工作。
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。
转子动力学什么是杰斐逊转子,它的意义是什么?答:转子可以看作是一个安装在失重弹性轴上的圆盘,轴的两端由完全刚性的轴承和轴承座支撑。
基于该模型的分析计算得到的概念和结论是转子动力学的基础。
它可以准确地用于简单的旋转机械中,定性地解释复杂的问题。
意义:通过对Jeffcott转子的研究,发现当转子超过临界转速时,转子会自动对准,从而能够稳定工作。
这一结论大大提高了旋转机械的功率和应用范围。
Jeffcott解释了Jeffcott转子的动态特性,指出在超临界工况下转子会自动对准。
发现超临界运行过程中会出现自激振动和不稳定,并确定其重要性。
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。
转子动力学
转子动力学是机械学的一个分支,主要研究的是旋转对象的运动规律。
这个学科的研究对象主要是机械系统中的转子,包括电机、风力发电机等,也就是说它们都是旋转运动受到惯性和力学力影响的物体。
它是一门研究动力学中旋转运动的分支,其主要任务是研究由惯性、力学力以及其他外力作用下,转子运行状态及影响控制其振动运动的力学原理。
转子动力学的研究可以从质量动力学、动力学和振动学3个方面来看待。
在质量动力学方面,研究的是转子质量的变化如何影响转子的动能及机械能,重点研究的是转子的旋转运动速度、转子坐标系下的动量、质量及惯性时量等。
在动力学方面,研究的是外力以及惯性对转子的动能和力学能的影响,重点研究的是转子的角动量及力学坐标系下的力矩、动量和惯性力矩等。
在振动学方面,研究的是转子的自激振动、外激振动以及其他不同类型的振动,重点研究的是转子振动的幅值与频率。
转子动力学的研究在实际应用中有重要的意义,主要用于推导设计旋转机械系统、控制传动中的特殊问题,特别是有关电机特性和性能参数的研究以及旋转机械系统动力学性能参数的测量,其中,涉及到动力学建模和控制研究,以解决转子的自激振动和外激振动的问题。
转子动力学的研究也有不少的理论实践探讨,例如可以通过转子动力学的理论与实践,探讨典型高振动问题,从源头上分析控制外激振动及降低转子振动,解决转子系统升级,分析控制电机特性以及利
用振动抑制方法降低转子外激振动等问题。
转子动力学的研究工作,可以有效减少转子系统中机械传动部件的损耗,确保转子系统在正常运行,从而提高机械系统的可靠性。
总之,转子动力学的研究是一个广泛而深入的学科,其理论与实践的研究成果,为解决转子系统存在的实际问题,提供了有效的理论指导和实用工具。
课程名称转子动力学专业机械制造及自动化姓名叶宁军学号20090077教师王彪弹性转子系统动力学行为摘 要: 提出了考虑机匣弹性、 机匣与定子间的弹性联接和陀螺效应的碰摩转子动力学系统模型;运用数值积分方法获取了系统响应 ,分析了机匣与圆盘质量比和双圆盘偏心矩比对转子系统分岔与混沌行为的影响.结果发现 ,系统进入混沌的路径主要是阵发性混沌和周期 3 经倍分岔进入混沌;与刚性支承的情况加以比较 ,发现系统的弹性对混沌响应有一定的抑制作用.分析结果表明:机匣弹性使混沌响应的区域缩小 ,高阶临界转速减小 ,对高阶临界转速和共振振幅的影响比较大 ,而对低阶临界转速和共振振幅的影响较小.关 键 词: 弹性转子系统;分岔与混沌;质量比;偏心矩比;碰摩Abstract : Considering the elasticity of stator and the elastic connection between rotor and stator ,a dynamic model of rotor system was developed with the rub2impact fault and gyroscopic effectboth coming to pass. Get ting the system response through numerical integration , the effect s ofthe mass ratio of stator to rotor and eccent ric torgue ratio of the two disks on the systembifurcation and chaos were analyzed. The result s showed that the main routes the system enterschaos are f rom the intermit tent chaos and the period 3 then through the period2doublingbifurcation. The elasticity of this system rest rains the response to chaos to a certain extent incomparison with the system supported rigidly. A conclusion is therefore drawn that the elasticityof stator will get the domain of chaos response and high2 order critical speed decreased and greatlyaffect the high2 order critical speed and resonance amplitude , but it slightly affect s the low2 ordercritical speed and resonance amplitude.Key words : elastic rotor system; bifurcation and chaos ; mass ratio ; eccent ric torgue ratio ; rub-impact随着旋转机械向着高性能、 高效率方向发展 ,动静间隙变小 ,碰摩的可能性随之增加;近年来 ,国内外学者针对这一问题从不同角度开展了广泛研究[1 - 10 ].本文提出同时考虑机匣弹性、 滚动轴承弹性、 机匣与定子间的弹性联接和陀螺效应的非对称悬臂双盘转子系统(简称为弹性系统)这一新的更符合一些实际转子的特殊结构形式的力学模型 ,并建立系统运动微分方程.为考虑机匣弹性对转子系统响应的影响 ,将机匣离散化 ,离散化了的机匣之间具有线性弹性联接.1 系统动力学模型弹性系统动力学模型如图 1a 所示 ,设机匣是具有线性径向接触刚度的弹性圆环 ,转子与机匣之间的碰摩力模型如图 1b 所示 ,碰撞力 Fn 和摩擦力 Ft 分别为[10 ]{};<;δδδr r k r n r ,0,)(F ≥-=(1) 式中: kr 为机匣径向接触刚度; f 为摩擦因数;δ为静止时转子中心与机匣中心之间隙; 22)(r p p y y x x -+-=)(为转子中心 Or 与机匣中心 Op 间径向相对位移.系统动力学方程为u M 矩阵; G 为陀螺矩阵; C 为阻尼矩阵; K 为刚度矩阵.采用 Runge2Kut ta 数值算法,机匣之间的弹性联接刚度 kj ix = kj iy = kj( i = 1 , 2 , 3) ;机匣质量mi =α· m1 ( i = 5 , 6 , 7 , 8) , m1 为圆盘 。
转子动力学是什么?转子动力学是研究所有与旋转机械转子及其部件和结构有关的动力学特性的学科,同时与流体力学中轴承与密封的润滑密切相关,有着极强的工程应用背景,它广泛应用于航空发动机、燃气轮机、汽轮机、压缩机、水轮机、涡轮泵、增压器、柴油机、泵、电机等各种旋转机械领域,研究范围包括振动、动态响应、稳定性、动平衡、轴承特性、密封特性、强度、疲劳、可靠性、状态监测、故障诊断和控制等方面,尤其是研究接近或超过临界转速运转状态下转子的各种动力学问题。
一、振动形式,按转子-轴承系统的输入,即振动原因可分为:1. 强迫振动——系统受外界持续激扰作用下所产生的振动,比如转子不平衡产生的周期性的激振力下的转子振动。
特点:振动的频率与激振频率相关,一般由不平衡量引起的振动为1X振动,即振动频率与转速频率一致。
2. 自激振动——由系统自身的交叉耦合刚度引起的振动形式,当有一个初始振动,不需要外界向振动系统输送能量,振动即能保持下去。
这种振动与外界激励无关,完全是自己激励自己,故称为自激振动。
比如轴瓦自激振动(半速涡动,油膜振荡),大容量汽轮机高压转子上的间隙自激振动。
其特征是:振动的频率与转速无关,而与其自然频率有关二、按转子—轴承系统的动力学参数的特性可分为:线性转子动力学分析——通过线性化处理系统,包括轴承的刚度与阻尼等,分析系统的稳态响应,能用常系数线性微分方程描述的振动。
非线性转子动力学分析——系数的阻尼力或弹性恢复力具有非线性性质,只能用非线性微分方程来描述。
比如,所有的轴承作用力均为非线性力,严格来讲,与滑动轴承油膜力相关的转子动力学问题均为非线性转子动力学;还有裂纹转子的动力学分析等也属于非线性领域。
三、按振动位移的特征可分为:横向振动—转子只作垂直轴线方向的振动。
扭转振动—转子绕其纵轴产生扭转变形的振动。
纵向振动—转子只作沿轴线方向的振动。
转子动力学
转子动力学是轴对称旋转结构中振动行为的研究。
诸如发动机,电动机,磁盘驱动器和涡轮机之类的设备都具有可以分析的特征惯性效应,以改善设计并降低故障的可能性。
在较高的旋转速度下,例如在燃气涡轮发动机中,必须始终如一地表示旋转部件的惯性效应,以便准确地预测转子的行为。
惯性效应的一个重要部分是振动转子在旋转时由进动运动引入的陀螺力矩。
随着旋转速度的增加,作用在转子上的陀螺力矩变得非常重要。
在设计水平上不考虑这些影响会导致轴承和/或支撑结构损坏。
考虑到轴承刚度和支撑结构的弹性刚度,然后了解所产生的阻尼特性是提高振动转子稳定性的重要因素。
工业和旋转机械
转子动力学是研究旋转机械的学科,在现代工业界有着十分重要的作用。
•旋转机械在许多应用中使用,如:
–涡轮机械
–发电站
–机床
–汽车
–家用机器
–航空应用
–船舶推进
–医疗设备
–计算机设备
为什么进行转子动力学研究
需要更轻、更强大和更高效的机器
例如,更有效地使用高强度材料会导
致机器更顺从、更容易振动,而提高许多机器的运行速度的趋势会提高生产率和成本,但会加剧转子动力学问题。
•航空发动机,涡轮机,航天器等应用中的机械故障会造成巨大的维修费用,更重要的可能会危及人的生命。
•政府和行业将大量资源投入到转子动力学研究中,以便在机器投入使用之前计算“安全”工作范围,以及检测即将发生故障的方法。
•转子- 定子间隙非常小
•弹性轴承支撑- 转子不稳定
•找到临界速度
•转子旋转和系统稳定性预测
•不平衡响应计算
•瞬时启动和停止。
汽轮机转子动力学特性及平衡技术研究摘要:汽轮机作为现代电力工业中的核心设备,其转子动力学特性及平衡技术对于机组的安全、稳定运行至关重要。
本文旨在深入探讨汽轮机转子的动力学特性,分析其振动原因,并研究平衡技术的原理及应用,以期为相关领域提供理论支持和实践指导。
关键词:汽轮机;转子动力学;平衡技术1引言汽轮机转子作为旋转机械的关键部件,其动力学特性直接影响到机组的振动、噪声、寿命和可靠性。
在高速旋转过程中,转子可能因质量不平衡、热变形、轴承松动等原因产生振动,严重时甚至会导致机组停机。
因此,研究转子动力学特性及平衡技术对于提高汽轮机的运行性能具有重要意义。
2汽轮机转子动力学特性分析2.1转子振动类型汽轮机转子在运行过程中可能会遭遇多种振动类型,这些振动对机组的稳定性和安全性至关重要。
其中,弯曲振动、扭转振动和轴向振动是三种主要的振动形式。
弯曲振动是最为常见的,主要是由于转子质量分布不均或存在局部缺陷导致的。
这种振动形式若不及时处理,可能会引发更大的机械问题。
扭转振动则与转子在传递扭矩过程中的动态行为有关。
当转子承受的扭矩发生变化时,可能会产生这种振动,进而影响整个机组的运行平稳性。
轴向振动则与转子受到的轴向力变化密切相关。
这种振动形式在某些特定工况下可能更为显著,需要特别关注。
2.2转子动力学模型为深入探究汽轮机转子的动力学特性,构建精确的转子动力学模型成为一项核心任务。
此模型需全面覆盖转子的质量分布、刚度及阻尼等关键参数,并考虑轴承、密封装置等辅助部件的紧密配合与作用。
这些部件为转子提供必要的支撑与约束,对其动态响应具有重要影响。
在模型构建过程中,运用有限元法、传递矩阵法等先进分析方法,可精准解析转子的复杂动态特性。
通过这些方法,能准确获取转子的固有频率、振型等动力学核心数据,为转子的优化设计、故障预判及预防维护提供科学依据。
精确的转子动力学模型不仅深化了对转子动态行为的理解,更为提升汽轮机的运行效率和可靠性打下了坚实基础。