具有初始弯曲转子系统的动平衡方法研究

论文摘要

目前,高速旋转机械已经越来越广泛的使用于国民生产的各个部门,成为其中的重要关键设备,而转子系统则是高速旋转机械中的核心组成部分。转子在运行过程中,由于各种原因导致其中心惯性主轴偏离了旋转轴,从而产生了不平衡,这种不平衡状态会严重影响转子的正常运行,甚至对相关设备造成损坏。导致转子系统产生不平衡的原因有很多,对于其过大的工频振动方面,主要是由转子质量偏心和初始弯曲引起的。对于前者已有较为成熟的动平衡方法,但长期水平搁置或者环境温度的不均匀都会导致转子产生一定程度的初始弯曲,对于此类具有初始弯曲的转子系统,采用传统的动平衡方法已经不能很好的解决其在运行过程中不平衡振动过大的问题,故本文所研究的针对具有初始弯曲转子系统的动平衡方法对于解决此类问题有很大的帮助,这在实际的工程应用中也是具有非常广阔的前景的。本文首先建立了具有初始弯曲转子系统的数学模型,再通过相关具体计算得出具有初始弯曲转子系统一般性的振动响应特征,然后根据这些特征提出了一种基于模态平衡的单平面加校正量的动平衡方法,用于平衡具有初始弯曲的转子系统,经过仿真计算证明该方法是正确、有效的；接着本文又研究出了一种一次试重在线识别初始弯曲的方法,这种方法在实验或实际工程中对转子系统进行初始弯曲的识别是非常简便和有效的；最后本文通过对具有初始弯曲的真实转子系统进行动平衡实验,采用提出的转子系统初始弯曲的识别方法成功识别出了该实验转子系统的初始弯曲,进而又根据提出的针对具有初始弯曲转子系统的动平衡方法对该实验转子系统进行动平衡,成功验证出该方法在实际的实验中确实能够起到较好的平衡转子系统初始弯曲的效果,从而证明出该动平衡方法在实际工程的应用中是可行的。总之,本文主要研究具有初始弯曲的转子系统,关键是提出了一种针对具有初始弯曲转子系统的动平衡方法,该方法在理论研究和实验测试中都被证明是正确、有效和可行的,因此该方法的提出对于实际工程中的应用具有一定的启发意义。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 本课题研究的背景、目的和意义
• 1.1.1 转子初始弯曲研究的进展和意义
• 1.1.2 相关动平衡方法技术研究的进展
• 1.2 本文研究内容
• 2 具有初始弯曲的转子系统数学模型
• 2.1 系统运动方程的建立
• 2.1.1 单元划分和结点位移向量
• 2.1.2 各类单元基本运动方程
• 2.1.3 转子-轴承系统的运动方程
• 2.2 系统运动方程中的质量不平衡和初始弯曲
• 2.2.1 系统的质量不平衡广义力
• 2.2.2 系统的初始弯曲广义力
• 2.2.3 建立总体计算方程并求解
• 3 具有初始弯曲转子系统的动力学特性分析
• 3.1 转子系统在初始弯曲影响下的动力学特性
• 3.2 质量不平衡和初始弯曲产生振动响应的区别
• 3.3 轴承阻尼对具有初弯转子系统振动响应的影响
• 3.4 质量不平衡和初始弯曲都存在时对转子系统的综合影响
• 3.5 小结
• 4 具有初始弯曲转子系统的动平衡方法及初弯识别
• 4.1 动平衡方法的提出及相关算法的建立
• 4.2 计算结果分析及动平衡效果验证
• 4.3 该动平衡方法的研究结论及展望
• 4.4 在线振动测试中对转子初弯的识别方法
• 4.4.1 初弯识别方法的提出
• 4.4.2 初弯识别方法的计算实例验证
• 4.4.3 该初弯识别方法的小结
• 5 具有初始弯曲转子系统的动平衡实验
• 5.1 实验装置和测试系统简介
• 5.2 振动响应信号工频分量的提取
• 5.3 实验中对转子系统初始弯曲的识别
• 5.4 动平衡实验
• 5.4.1 实验步骤及注意事项
• 5.4.2 实验过程分析及结果验证
• 小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间研究成果
• 攻读硕士学位期间参加的主要科研项目