转子——轴承系统的稳定性分析.pdf

哈尔滨工业大学
硕士学位论文
转子——轴承系统的稳定性分析
姓名:刘凯
申请学位级别:硕士
专业:一般力学与力学基础
指导教师:胡超
20050601
摘要盘偏心时受到力的作用。采用梁一轴模型,对转轴进行有大型旋转机械是国家基础设施和基础工业中关键的设备之一,旋转机械向着高速、高效发展。对旋转机械的动力特性、可靠性、及稳定性也提出了更高的要求,这些现实需要促进了转子动力学的发展。随着非线性动力学理论的发展,现代非线性动力学理论应用于转子动力学,使转子动力学研究呈现新的面貌。通过对旋转机械动、静部件之间的微小间隙约束对轴系的非线性激励的研究,深入分析研究大型旋转机械非线性动力学问题,是目前国内转子的扰动引起介质对转子的反作用,形成反馈环。介质的作用是把转“主动系统”。此时,系统做自激振动。从这点上看,转子系统和结构系统的区别在于结构本身不蓄有能量。许多研究者对转子系统中的多种自激振动源纾翰欢猿浦岢懈斩群驮诿愿皇矫芊庵械姆侵岫猿萍湎做过识别和广泛的分析。然而,在涡轮机和压缩机中,由于非轴对称间隙导致的转子动态力本文首先建立了一个两端用滑动轴承支撑的转子结构模型,圆用τ昧魈迥P徒蟹治觯缓蟀袮φ献樽暗接糜邢拊建立的转子力学模型中,来分析转子在同步涡动、跨越一阶临界转速时的稳定性。通过在轴承处引入外部阻尼,以耗散转子系统能量的方法,使转予系其次为分析非线性转子系统周期响应的稳定性,应用椒ḿ打靶法,得出了双圆盘多自由度弹性转子系统周期响应的分岔规律。根据系统的相空间运动轨迹在截面上投影的分形维数、频谱图,分析了系统在特定转速、及特定的转子系统参数下系统的运动特征。并将结果用砺垩橹ぁ1疚乃捎玫姆椒ǹ煞治鐾嘧W酉低车奈榷ㄐ浴密封;稳定性;临界转速;分翁子的自转能量源源抽取出来,以喂养有害涡动。系统成为一个“有源系统”或限元离散化,建立了一个自由度转子的力学模型耸笨悸峭勇萘Φ淖统处于稳定的状态。关键词外研究的热门。却很少受到关注。
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第绪论非线性转子动力学的研究现状课题研究的目的和意义为满足现代工程设计的需要,迫切需要建立转予一轴承系统的非线性动转子一轴承系统是旋转机械的重要组成部分,是研究动力系统稳定性、出,运转中出现的故障愈来愈引起人们的关注。传统转子动力学对转子一轴力学理论,揭示系统存在的非线性动力学行为,提出转子一轴承系统的非线事故【。研究非线性转子一轴承系统的动响应与稳定性已成为现代力学中的可靠性的关键环节。确保转子系统的运动稳定性是目前大型旋转机械的设计近几十年来,随着生产与科学技术的发展,旋转机械向高速、重载、轻型化和自动化方向发展,一些重大的旋转机械在生产中的作用显得十分突承系统稳定性问题的研究,一般采用鱿咝曰母斩扔胱枘崽匦韵凳南性化油膜力模型。对于大型旋转机械中存在的油膜力、密封力、不均匀蒸汽间隙力等严重的非线性激励源,由于数学模型不够完善,以致系统中存在的许多由非线性因素引起的多种复杂动力学行为尚没有搞清楚。性动力学设计方法,研究旋转机械中存在的各种实际问题。这对提高旋转机械的稳定性、安全性、可靠性具有重要的现实意义。随着现代电力工业的发展,其电站机组容量越来越大,转子的转速越来越高,结构越来越复杂,工作环境越来越恶劣,经常会发生由于油膜力、密题。出现了自激振动、锁频、双稳态等线性理论难以解释的非线性动力学现象。部分机组轴系低频振动分量过大、振动幅值超标,甚至发生毁机的恶性重要课题。转子系统的涡动与油膜振荡等直接关系到汽轮机组的安全运行。现代电站机组转子系统是一个高维非线性动力系统。对于这样的系统,为了确保机组转子系统安全可靠运行,必须采用非线性动力学理论,研究转孑系统的动力学行为、稳定性及有效的分析方法,给出系统稳定性的有效判据,为实际机组的非线性动力学设计提供理论基础。一百多年来,随着工业的发展和社会的进步,旋转机械在工业生产中的地位显得更加重要,对旋转机械也提出了更高的要求,随之而来的问题不断和运行中的重要问题。封力、不均匀蒸汽间隙力、碰摩等强非线性激振源引起的振动及稳定性问哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
子一轴承系统的非线性动力学行为以及有关问题已成为非线性转子动力学的主要研究内容。现对国内外转子动力学研究现状作一下概括。叶尖间隙力即蒸汽激振力。当压气转子发生径向偏移时,由于叶轮的偏移,这时各叶片顶端和外壳之间的间隙不再相等。在间隙小处,由气流所引起的切向力增大;而在间隙增大处,切向力减小。这样,由于叶轮的径向扰或力效应,由此产生的间隙力称为力。效应一般在热弯曲中出现,当机组负荷较大时,会引起转予剧烈振动。用小型鼓风机进行过静止偏心时作用在叶片上的横向力的测试,证实了公式中的#痙占很难计算准确,而