水轮发电机转子轴系电磁激发横-扭耦合振动分析

针对大型水轮发电机组在暂态运行时,由于暂态径向电磁力、电磁力矩诱发的发水轮发电机组双质量系统横-扭耦合振动进行了分析,建立了描述横-扭耦合振动的双质量系统数学模型,探讨了由于机电参数激励与转子轴系耦合振动的动力学特性。分析结果表明,系统振动具有明显的混沌的特性,横向振动对扭振的影响十分显著,使转子系统扭转角位移的幅值明显增加,最大扭转振动幅值发生于频谱1/2分频处;偏心对振动的影响存在参数极值区,即当偏心值落在这个范围内时,混沌振动的振幅会随偏心剧增,但静偏心对轴系振动特性的影响较小。若电磁参数和机械参数处在影响系统振动的灵敏区域,将诱发机组激烈的混沌振动。     

耦合故障下水轮机振动特性分析

针对水轮机转子质量偏心和不对中等故障,建立水轮机转子非线性动力学模型,并分析质量偏心、不对中量和转速等对水轮机振动的影响,探索水轮机转子的非线性动力学特性。仿真结果表明,同样条件下耦合故障对水轮机运行状态的影响要大于单故障情况,且随着转速增加,多故障耦合下水轮机振动不仅剧烈,且水轮机运行状态复杂,可分为平稳运行状态、周期性碰摩状态和混沌运行状态等3种类型,这为分析和研究水轮机振动现象及故障诊断提供了理论依据,具有重要的学术意义和实用价值。     

电主轴四轴联动中两个关键技术研究

为了提高高速列车摩擦片安装孔的加工精度和加工效率,提出一套针对高速列车摩擦片安装孔钻削的新式电主轴四轴联动钻床的研究方法。以被钻削的高速列车摩擦片安装孔的尺寸规格、钻削孔的位置分布精度、钻削深度、尤其高速列车摩擦片材料特性为依据,总体规划和设计机电结构。文章着重研究电主轴的动平衡以及电磁耦合问题,并提出了行之有效的解决措施,达到了提高电主轴四周联动钻削机床的制造精度,运转平稳性。     

基于SAMCEF Rotor的高速泵转子临界转速分析

为了提高高速泵的可靠性,利用专业的转子动力学特性分析软件SAMCEF Rotor对高速矿用抢险泵转子系统进行分析,研究转子的动力特性--临界转速及其振型,根据径向轴承参数建模,分别采用一维梁模型,二维傅里叶模型和三维实体模型进行计算比对,得到了各自的坎贝尔图和临界转速及振型。研究表明,三种模型吻合的状态基本一致,设计方案避免了工作转速达到临界转速产生共振现象。根据转子动力学分析软件SAMCEF Rotor分析研究,临界转速的计算方法比较完善,分析结果较为精确,且一维及二维模型求解法对计算机配置要求低,求解耗时短。     

电机转子过盈配合分析计算

电机转子系统是电机的核心部件,电机转子往往采用过盈配合,转子铁心与转轴的配合量的大小是影响转子的重要性能.文章依据转子特征对转子简化,通过对简化的转子模型分析计算,分别推到出在静态和旋转状态下,其过盈量和应力分布的理论公式,最后,通过有限元分析对理论分析结果进行验证,结果表明,理论公式设计的配合量能够准确满足设计要求.     

基于有限元法的水轮发电机组临界转速研究

研究水轮发电机组的临界转速对于其故障诊断与结构优化具有重要意义，但由于现场试验困难、工况与边界条件复杂，使得临界转速的高精度求解成为难题。以某水电站的二导悬式水轮发电机组为例，采用大型通用有限元分析软件ANSYS，综合考虑各类轴承边界条件的耦合作用，基于流体润滑Reynold方程建立轴承动力特性参数的计算模型，求解水导、上导、推力轴承的刚度与阻尼，以此为基础分别构建无机械故障、转子或转轮质量偏心、联轴法兰不对中的三维有限元分析模型，随后考虑陀螺效应进行转子动力学分析，采用QR Damped法提取模态，并绘制Campbell图求得临界转速从而分析轴系动力学特性。结果表明，正常工况下机组飞逸转速远小于第一阶临界转速，其动态性能满足设计要求，且在转子或转轮质量偏心、联轴法兰不对中等工况下临界转速受到的影响很小，机组依旧能够保持稳定运行。     

多轴压缩装置滑动轴承-转子系统不平衡响应分析

本文从转子动力学角度出发,结合达朗贝尔原理和传递矩阵法建立了转子离散化动力学方程,基于流体动压轴承理论和有限差分法计算非线性油膜压力,提出了一种由滑动轴承支承的多轴离心压缩机转子系统动力学模型,并从轴心轨迹、轴承偏心率、频谱响应等方面,分析了该非线性轴承-转子系统的不平衡效应及振动特征。结果表明：转子在理想化的不平衡量下,振动特征主要表现为次同步涡动。随着不平衡量的增加,转子主同步响应增大,在0.2g*mm不平衡量下,转子系统出现多重椭圆轨迹,非常不利于转子系统的使用寿命。在G1平衡精度下,转子系统具有良好的动力学特性,可保证多轴压缩机主轴转子系统在正常工况下稳定健康运转。     

偏心风轮结构对垂直轴风力机气动特性影响数值模拟

为了改善垂直轴风力机气动特性,提出了一种具有偏心结构的直线翼垂直轴风力机风轮形式,通过增大叶片气动力对转轴的作用半径来改善风力机的起动性能和提高输出功率特性.以采用NACA0018翼型的3叶片风力机为对象,利用数值模拟方法计算了具有6种不同偏心量风轮结构的风力机静态起动力矩系数和输出功率系数,分析了不同偏心量对风力机气动特性的影响规律.计算结果表明:适当的偏心量可消除在某些方位角处的反向力矩,使静态力矩系数波动变得平滑,从而有效改善直线翼垂直轴风力机整体起动性能.同时,适当的偏心量还可有效提高风力机的输出功率特性,最大功率系数可提高12%.     

多平行轴斜齿轮转子系统耦合振动分析与计算

风电产业的迅速发展对风力发电机组齿轮箱运行的稳定性和高效性提出了很高的要求,为了降低由于振动导致的齿轮箱故障,提高机组工作的可靠性,需要探求降低齿轮箱故障的有效途径。文章以齿轮转子动力学为理论依据,以改变齿轮转子系统固有频率为目的,结合风力发电机组高速传动系统的实例,运用有限元方法,模拟齿轮转子系统在耦合与非耦合情况下的动态振动过程,计算系统的各阶模态值;研究改变系统元件的几何参数对系统固有频率的影响;提出改变系统固有频率避免共振的有效途径,并以风力发电机组的两级平行轴齿轮转子系统来验证方法的可行性。     

双跨转子—轴承系统松动—碰摩耦合故障的非线性特性

建立了带有基础松动-碰摩耦合故障的具有三轴承支承的双跨弹性转子系统的动力学模型,并对系统非线性动力学特性进行了数值仿真研究.耦合故障转子系统周期运动失稳转速介于松动和碰摩单一故障之间;随着轴承松动支座质量的增加,当转子低频运转时,系统响应的混沌运动区间先增大,以后逐渐减小;在高转速区域(超临界转速区),拟周期运动消失,混沌运动区域逐渐减小,周期分频运动区域增加,且会出现明显的周期3运动区间.     

轴向应力对多级离心泵转子临界转速的影响

借助ANSYS软件,运用有限元方法,在计算3×8 3/4-10stg HSB型高速多级离心泵转子干态临界转速的基础上,又分别计算了转子在湿态下支承刚度、陀螺力矩、流体软化作用、口环支承等对转子临界转速的影响,此后再计入轴向应力对转子临界转速的影响.结果表明,浸液转子仅考虑流固耦合作用计算出的临界转速仍然存在着偏差;在流固耦合的基础上,再考虑轴向应力对转子动力特性的影响后,一阶临界转速提高了21％,其余各阶也有所提高,说明轴向应力对转子系统的临界转速有较大影响,且轴向应力对提高转子的稳定性有积极的作用.     

故障受油器影响下灯泡贯流式机组非线性振动特性

针对故障受油器引发的灯泡贯流式机组事故,为提高机组运行的安全性和稳定性,基于构建复合偏心影响下不平衡磁拉力模型,建立多振源激励下含故障受油器灯泡贯流式机组轴系模型及其运动微分方程.应用数值计算方法分析有无故障受油器系统动态特性的差异,对系统在励磁电流、气隙静偏心以及动偏心变化过程中的非线性振动特性进行研究.结果表明:故障受油器的存在虽加大了转子非稳态运动范围并激发转子不利振动形式,但其对抑制系统振幅、削弱谐波成分表现出一定的积极作用,使机组受迫振动程度得以减缓;相比于数值固定的静偏心,随机组转动而不断变化的动偏心可使系统产生拟周期、周期二等丰富的动态响应形式,并进一步缩减了系统整体稳定运行范围,需引起足够重视.研究结果可为灯泡贯流式机组安全运行及稳定性分析提供一定借鉴.     

基于相位角控制的电主轴四轴联动抑振方法

为了降低高速电主轴四周联动机床的主运动谐振振动问题,提出一套通过独立控制四根电主轴转动相位,抑制电主轴高速旋转过程中谐共振问题。通过建立平面动力学运动关系方程式,分析不同相位对电主轴四轴联动动平衡的影响,并调整四根电主轴差异性相位角,推导出每一根电主轴相位关系,削弱共振影响,从而达到提高机床运转平稳、提高加工精度的目的。     

基于相位角控制的电主轴四轴联动抑振方法

为了降低高速电主轴四周联动机床的主运动谐振振动问题,提出一套通过独立控制四根电主轴转动相位,抑制电主轴高速旋转过程中谐共振问题。通过建立平面动力学运动关系方程式,分析不同相位对电主轴四轴联动动平衡的影响,并调整四根电主轴差异性相位角,推导出每一根电主轴相位关系,削弱共振影响,从而达到提高机床运转平稳、提高加工精度的目的。     

基于虚拟样机的梳棉机道夫转子系统仿真分析

在LMS Virtual Lab平台上建立了梳棉机道夫转子系统多体动力学计算模型,对道夫进行了静态和动态变形的仿真计算,得出了梳棉机道夫表面动态变形分布位置及最大变形量,讨论了道夫转速、轴承支撑形式、加强筋厚度对道夫动态变形的影响,并通过静态分析加以验证,为道夫结构进一步优化提供了依据。     

非线性裂纹转子密封混沌系统自适应控

应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程。根据自适应控制理论,给出一种多重参数自适应控制算法。利用此方法对裂纹转子密封系统进行了研究,研究结果表明,所提出的参数自适应控制律具有较强的稳定控制能力,该方法适合于多重参数非自治复杂混沌系统,在外界干扰下引起混沌状态的情况,可自适应地调整到正常的工作状态。     

轴承间隙对甘蔗切割器系统振动特性影响研究

为了获取轴承间隙对切割器振动特性的影响,将单刀盘甘蔗切割器简化为滑动轴承-转子弯扭耦合振动系统模型,考虑轴承间隙建立了系统动力学微分方程。运用数值计算方法,分析了系统的振动特性。结果表明,滑动轴承间隙对系统稳定性有一定影响,当间隙c=0.11mm时稳定转速带宽最大,旨在为优化选择刀盘滑动轴承间隙参数提供理论参考。     

海水淡化高压泵与能量回收一体机水润滑轴承-转子系统稳定性

为保障海水淡化高压泵与能量回收一体机的安全稳定运行,对轴颈倾斜时的水润滑转子系统的稳定性展开研究.基于流体动压润滑理论,采用差分法和微扰法,建立考虑四自由度的32动力系数模型,同时求解转子动力学方程,分析不同偏心距、倾斜角、载荷下轴承的动静特性和口环间隙水膜产生的流体动压润滑效应对转子稳定性的影响.求解转子系统特征方程,并通过特征值实部对转子的稳定性进行分析.研究结果表明：倾斜运动对转子稳定性影响较大,四自由度下偏心率和倾斜角的增大使得32个动特性系数有不同程度的增大,从而减小运行过程中转子涡动产生的位移量,同时具有更高的承载能力;口环间隙水膜的动压润滑效应对转子稳定性具有不可忽视的影响,可使得转子的位移响应减小为原来的1/3,达到稳定运行的时间缩短为原来的1/3;一体机转子的极限转速为40 000～45 000 r/min,当转速超过极限转速时,系统出现正实部的特征值,增大口环宽度和减小口环水膜间隙厚度可增大转子的极限转速.     

非线性裂纹转子密封混沌系统自适应控制

应用Muszynska非线性密封力模型,建立了在气流激振力作用下的裂纹转子系统耦合动力学方程.根据自适应控制理论,给出一种多重参数自适应控制算法.利用此方法对裂纹转子密封系统进行了研究,研究结果表明,所提出的参数自适应控制律具有较强的稳定控制能力,该方法适合于多重参数非自治复杂混沌系统,在外界干扰下引起混沌状态的情况,可自适应地调整到正常的工作状态.     

电主轴系统有限元分析

基于Hertz接触理论,建立轴承5自由度非线性力学平衡方程,迭代求解角接触球轴承的整体支承等效刚度参数。基于有限元分析理论,建立5自由度轴承结合部力学参数的电主轴系统静力学仿真模型;在外部激励作用下,对电主轴系统进行静力学分析,得到模型在力系作用平衡下的应力应变结果,探讨过盈量对电主轴系统应力应变的影响。对电主轴系统进行预应力模态分析,结果表明,当刀柄锥面结合面在过盈量为12~16μm时,刀柄锥面结合面最小接触压强均大于0,能有效保证刀柄与电主轴锥面结合面的高接触率。电主轴系统工作时应避开538.07 Hz附近的频率。