第四章 旋转机械的动力学特性

第四章旋转机械的动力学特性机械系统动力学

第四章旋转机械的动力学特性

旋转机械

的

动力学特性

第四章旋转机械的动力学特性第四章第四章转子动力学的任务和内容

第四章临界转速critical speed

第四章转子系统临界转速的概念

中经过某一转速附近时，支撑系统经常会发生剧烈振动

第四章旋转机械的动力学特性

由于材料、工艺等因素使圆盘的质心偏离轴线，偏心距为e 。当转子以等角速度ω自转时，偏心引起的离心惯性力将使轴弯曲，产生动挠度。

转子的临界转速

第四章旋转机械的动力学特性第四章旋转机械的动力学特性

第四章旋转机械的动力学特性第四章旋转机械的动力学特性

第四章旋转机械的动力学特性

可见，这时质心的坐标为（0，0）。质心C 与旋转中心O 1重合，圆盘和弯曲的轴都绕着质心C 旋转。自动定心现象

第四章旋转机械的动力学特性

第四章转机械的动力学特性

单转子的临界转速和振型

多自由度转子有多个临界转速和相应的振型

第四章支承刚度对临界转速的影响

支承刚度对临界转速的影响，在不同支承刚度范围内是很不同的。

第四章学特回转效应对临界转速的影响

回转效应是旋转物体惯性的表现，它增加轴此圆盘轴线方向不变，没有回转效应

此圆盘轴线方向变化，回转效应增加轴的刚性

第四章械的动力学特性

高压转子中压转子低压转子发电机转子

多跨转子轴系由高压转子、中压转子、低压转子和发电机转子组成。

全长30余米，共

。

第四章力学特多转子轴系的临界转速和振型

200MW 高压转子中压转子

低压转子

发电机转子

轴系各阶振型中，一般有一个转子起主导作用第四章旋转机械的动力学特性

多转子轴系的固有频率和振型

第四章200MW 汽轮发电机组轴系

第四章第四章转子的不平衡响应

对不平衡不敏感。不敏感转子

阻尼小阻尼大第四章转子的稳定性stability

对称

第四章旋转机械的动力学特性

产生的稳定的周期性振动,叫自激振动。

第四章械的动力学特性自振系统的组成

(1) 振动系统（2）非振荡能源（3）调节系统

要外界能量供给，以补充由于不可避免的阻尼所造成能量耗第四章自激振动发生的两个条件：

第四章点是平衡点，但该系统是在原点附近的不稳定性，当有微小扰动，稍稍偏离0点，便立即迫使状态最后振动稳定在红线圆圈上。

第四章旋转机械的动力学特性

图中所描述的系统，要求激发振动的扰动具有一定

大小，其幅度需超过图中的绿线圈，才能激起自行上升的振动，最后，振动稳定在红线圈上。此情况称为“硬自激振动”其中绿线圈的半径称为激振“阈值”。图（a ）情况称为“软自激振动”

第四章自激振动现象和特点

第四章旋转机械的动力学特性

0v ()u v f u 相对=静位移

常数磨擦力相对⇒==umg v v 0

()()b b &umg u x

v v t x ⇒⇒−=0,相对df ax

=&()0=+−+kx x a c x

m &&&自激振动的基本概念

当系统质量安放在以等速运动皮带上，受到来自皮带磨擦力作用，一定条件下，系统可能产生自激振动。

磨擦系数与质量块和皮带间相对速度有关ⅰ无振动：

ⅱ受扰动产生振动

设磨擦力变化量

（与振动速度成正比）

第四章m 自激振动。m

k

n =ω与初始条件有关

ϕ,A [6-2]

第四章自激振动主要特征：

●第四章自激振动主要特征：

●第四章自激振动主要特征：

第四章自激振动主要特征：

第四章强迫振动和自激振动的比较

第四章强迫振动和自激振动的比较

第四章自激振动的机理

第四章结果

自激振动实例－荡秋千

摆动

第四章旋转机械的动力学特性

风致自激振动

美国Tacoma 吊桥的垮塌(1940年)

第四章旋转机械的动力学特性

挠性转子的振动现象

一、刚性转子在弹性支承上的振动

第四章取质心S 的位移y s ，绕质心S 的转角为广

义坐标。系统的运动方程：θ

第四章若该转子结构对称，即K 1=K 2=K ，L 1=L 2=L ，运动方程可简化为：

第四章2cos hmr t ωωθω⎪⎨⎪=第四章二、挠性转子在刚性支承上的振动

下图为一细长轴，尺寸如图

6210/,K K N cm ==1设支承的刚度系数 第四章若转子无弯曲变形，临界转速很高。这是支承刚度相对第四章运转转速在一阶临界速度以上的转子，叫做挠性第四章三、挠性转子在弹性支承上的振动

第四章挠性转子的动平衡：

第四章挠性不平衡和刚性不平衡的主要不同点：第四章旋转机械的动力The End