轉(zhuǎn)子--支承系統(tǒng)動力學(xué)相似模型設(shè)計(jì)與碰摩故障再現(xiàn)方法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)是燃汽輪機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、壓縮機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要組成部分，其動力學(xué)特性決定著旋轉(zhuǎn)機(jī)械的工作性能和可靠程度。對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性的研究方法通常主要有理論解析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其中，理論解析需要接受各種假設(shè)，而數(shù)值仿真則要簡化物理模型、忽略次要因素和假定邊界條件等，因此僅靠理論解析和數(shù)值仿真不能完全解決實(shí)際工程問題，必須結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究。然而由于幾何尺寸、物理空間及實(shí)驗(yàn)成本等因素的限制，直接對原型轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)存在許多困難，因

2、此對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)相似模型設(shè)計(jì)及畸變模型修正具有重要意義。
　　本文首先結(jié)合描述轉(zhuǎn)軸和彈性支承運(yùn)動狀態(tài)的微分方程，運(yùn)用積分模擬法推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)動力學(xué)相似關(guān)系表達(dá)式，并建立了轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的有限元模型;其次，根據(jù)推導(dǎo)出的轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤及軸承支承的相似關(guān)系，建立了固有特性相似的模型轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)，通過ANSYS仿真發(fā)現(xiàn)固有頻率相對誤差在6％以內(nèi)，并且模型和原型轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振型一致，驗(yàn)證了固有頻率相似關(guān)系的正確性。然而，在設(shè)計(jì)過程中可能

3、存在參數(shù)畸變，推導(dǎo)了有阻尼固有頻率和無阻尼固有頻率對系統(tǒng)各個參數(shù)的靈敏度，針對無阻尼的情況，對軸承剛度和轉(zhuǎn)盤質(zhì)量畸變時的模型進(jìn)行修正，得到過渡模型，通過過渡模型和相似模型固有頻率的對比，發(fā)現(xiàn)修正后的模型的固有頻率與相似模型的固有頻率的誤差在可接受的范圍內(nèi)，表明基于靈敏度分析的畸變模型修正方法的正確性;又對所設(shè)計(jì)的原型和模型轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了固有頻率相似關(guān)系的正確性。在滿足固有特性相似的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了不平衡響應(yīng)相