临界转速的计算

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电机转轴的挠度及临界转速计算

电机转轴的挠度及临界转速计算

b处:f1'= 0.006714438 cm d处:f2'= -0.006606742 cm 5、磁拉力刚度:
转子一:K1= 136812.9233 kg/cm
转子二:K2=
0
kg/cm
6、初始磁拉力:
P1= 1368.129233 kg
P2=
0
kg
7、由磁拉力引起的
挠度:
F0= 1.03954E-12
同步转速:
n=
5781 5000
功率:
P=
300
过载系数:
K=
2.25
2、挠度系数计算:
单位:
cm
cm4
(kg) (kg) (cm) (cm) (cm) (MPa) GS r/min kW
L1=
49
L2=
52.1
L=
126
La=
36
G2=
20
y= 0.388888889
z= 0.285714286
根据y、 z值查图2-119
0 0 0 0
Xi3
91.125 857.375 6331.625 20796.875 34328.125
0 0 0 0 0
Xi3-X(i-1)3
3375 8015.625
7219 18985.75 39170.25 30406.25
0 0 0 0
Kab=
Xi3-X(i-1)3
91.125 766.25 5474.25 14465.25 13531.25
D2无铁心 输入0或 空格
280 2.06E+06
转子二外径: D2=
0
cm
转子一气隙磁密:Bδ1=

临界转速的计算

临界转速的计算

一、临界转速分析的目的临界转速分析的主要目的在于确定转子支撑系统的临界转速,并按照经验或有关的技术规定,将这些临界转速调整,使其适当的远离机械的工作转速,以得到可靠的设计。

例如设计地面旋转机械时,如果工作转速低于其一阶临界转速Nc1,应使N<0.75Nc1, 如果工作转速高于一阶临界转速,应使 1.4Nck<N<0.7Nck+1,而对于航空涡轮发动机,习惯做法是使其最大工作转速偏离转子一阶临界转速的10~20%。

二、选择临界转速计算方法要较为准确的确定出转子支撑系统的临界转速,必须注意以下两点1.所选择的计算方法的数学模型和边界条件要尽可能的符合系统的实际情况。

2.原始数据的(系统支撑的刚度系数和阻尼系数)准确度,也是影响计算结果准确度的重要因素。

3.适当的考虑计算速度,随着转子支撑系统的日益复杂,临界转速的计算工作量越来越大,因此选择计算方法的效率也是需要考虑的重要因素。

三、常用的计算方法2.Prohl-Myklestad莫克来斯塔德法传递矩阵法基本原理:传递矩阵法的基本原理是,去不同的转速值,从转子支撑系统的一端开始,循环进行各轴段截面状态参数的逐段推算,直到满足另一端的边界条件。

优点:对于多支撑多元盘的转子系统,通过其特征值问题或通过建立运动微分方程的方法求解系统的临界转速和不平衡响应,矩阵的维数随着系统的自由度的增加而增加,计算量往往较大:采用传递矩阵法的优点是矩阵的维数不随系统的自由度的增加而增大,且各阶临界转速计算方法相同,便于程序实现,所需存储单元少,这就使得传递矩阵法成为解决转子动力学问题的一个快速而有效的方法。

缺点:求解高速大型转子的动力学问题时,有可能出现数值不稳定现象。

今年来提出的Riccati 传递矩阵法,保留传递矩阵的所有优点,而且在数值上比较稳定,计算精度高,是一种比较理想的方法,但目前还没有普遍推广。

轴段划分:首先根据支撑系统中刚性支撑(轴承)的个数划分跨度。

临界转速的计算资料

临界转速的计算资料

一、临界转速分析的目的临界转速分析的主要目的在于确定转子支撑系统的临界转速,并按照经验或有关的技术规定,将这些临界转速调整,使其适当的远离机械的工作转速,以得到可靠的设计。

例如设计地面旋转机械时,如果工作转速低于其一阶临界转速Nc1,应使N<0.75Nc1, 如果工作转速高于一阶临界转速,应使 1.4Nck<N<0.7Nck+1,而对于航空涡轮发动机,习惯做法是使其最大工作转速偏离转子一阶临界转速的10~20%。

二、选择临界转速计算方法要较为准确的确定出转子支撑系统的临界转速,必须注意以下两点1.所选择的计算方法的数学模型和边界条件要尽可能的符合系统的实际情况。

2.原始数据的(系统支撑的刚度系数和阻尼系数)准确度,也是影响计算结果准确度的重要因素。

3.适当的考虑计算速度,随着转子支撑系统的日益复杂,临界转速的计算工作量越来越大,因此选择计算方法的效率也是需要考虑的重要因素。

三、常用的计算方法2.Prohl-Myklestad莫克来斯塔德法传递矩阵法基本原理:传递矩阵法的基本原理是,去不同的转速值,从转子支撑系统的一端开始,循环进行各轴段截面状态参数的逐段推算,直到满足另一端的边界条件。

优点:对于多支撑多元盘的转子系统,通过其特征值问题或通过建立运动微分方程的方法求解系统的临界转速和不平衡响应,矩阵的维数随着系统的自由度的增加而增加,计算量往往较大:采用传递矩阵法的优点是矩阵的维数不随系统的自由度的增加而增大,且各阶临界转速计算方法相同,便于程序实现,所需存储单元少,这就使得传递矩阵法成为解决转子动力学问题的一个快速而有效的方法。

缺点:求解高速大型转子的动力学问题时,有可能出现数值不稳定现象。

今年来提出的Riccati 传递矩阵法,保留传递矩阵的所有优点,而且在数值上比较稳定,计算精度高,是一种比较理想的方法,但目前还没有普遍推广。

轴段划分:首先根据支撑系统中刚性支撑(轴承)的个数划分跨度。

计算球磨机的临界转速

计算球磨机的临界转速

球磨机的临界转速一、临界转速、转速率前面讲的,当磨机以线速度υ带着钢球升到A点时,由于钢球重量G的法向分力N和离心力C相等,钢球即作抛物落一。

,离心力大于钢球的重量,钢球升到磨机顶点如果磨机的速度增加,钢球开始抛落的点也就提高。

到了磨机的转速增加到某一值υCZ不再落下,发生了离心运转。

由此可见,离心运转的临界条件是图1 离心运转时钢球的受力状况C≥G令m为球的质量,g为重力加速度,n为磨机每分钟的转数,R为球的中心到磨机中心的距离,a为球脱离圆轨迹时连心线OA与垂直轴的夹角。

当磨机的线速度为υ,钢球升到A点时,因G=mg,代入上式,得到因,代入上式,得到取g=9.81米/秒2,则,于是R的单位为米。

这是研究钢球运动的最基本的公式,以后要经常用到它。

当转速为υc ,相应的每分钟转数为nC时,钢球上升到顶点Z,不再落下,.发生了离心化。

此时,C=G,a=0°,cosa=1,从而此处,D=2R,单位皆为米。

对贴着衬板的最外一层来说,因为球径比球磨机内径小得多,可略而不计,R可以算是磨机的内半径,D就是它的内直径。

由公式(3)可以看出,使钢球离心化所需的临界转数,决定于球心到磨帆中心的距离。

最外层球距磨机中心最远,使它离心化所需的转数最少;最内层球距磨机中心最近,使它离心化所需的转数也最多。

如果取磨机内半径用公式(3)算的结果作为磨机的转速,尽管最外层球已经离心化了,但其他层球仍然能够抛落,还是可以磨细矿石。

只有转数比用最外层球按公式(3)求得的高出很多时,全部球层才会离心化,磨碎矿石的有用功才等于零。

但是,装入的钢球希望全部能落下磨碎矿石,如果有一部分离心化,就会使有用功减少。

因此,取磨机内半径用公式(3)算得的结果,说明要使最外层球也不会离心化时磨机转速的限度,就没有必要去计算使其他层球离心化的磨机转数了。

山此可见,磨机的临界转数,是使最外层球也不会发生离心化的最高转速(转/分)。

尽管公式(3)是在没有考虑装球率及滑动等情况下导出的,但在采用不平滑衬板及装球率占40~50%时,它仍然符合实际情形。

临界转速的计算修订稿

临界转速的计算修订稿

临界转速的计算WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-一、临界转速分析的目的临界转速分析的主要目的在于确定转子支撑系统的临界转速,并按照经验或有关的技术规定,将这些临界转速调整,使其适当的远离机械的工作转速,以得到可靠的设计。

例如设计地面旋转机械时,如果工作转速低于其一阶临界转速Nc1,应使N<,如果工作转速高于一阶临界转速,应使<N<+1,而对于航空涡轮发动机,习惯做法是使其最大工作转速偏离转子一阶临界转速的10~20%。

二、选择临界转速计算方法要较为准确的确定出转子支撑系统的临界转速,必须注意以下两点1.所选择的计算方法的数学模型和边界条件要尽可能的符合系统的实际情况。

2.原始数据的(系统支撑的刚度系数和阻尼系数)准确度,也是影响计算结果准确度的重要因素。

3.适当的考虑计算速度,随着转子支撑系统的日益复杂,临界转速的计算工作量越来越大,因此选择计算方法的效率也是需要考虑的重要因素。

三、常用的计算方法应用不多数值积分法(前进法)以数值积分的方法求解支撑系统的运动微分方程,从初始条件开始,以步长很小的时间增量时域积分,逐步推算出轴系的运动唯一能模拟非线性系统的计算方法,在校核其他方法及研究非线性对临界转速的影响方面很有价值计算量较大,必须有足够的积分步数注:斯托多拉法莫克来斯塔德法传递矩阵法基本原理:传递矩阵法的基本原理是,去不同的转速值,从转子支撑系统的一端开始,循环进行各轴段截面状态参数的逐段推算,直到满足另一端的边界条件。

优点:对于多支撑多元盘的转子系统,通过其特征值问题或通过建立运动微分方程的方法求解系统的临界转速和不平衡响应,矩阵的维数随着系统的自由度的增加而增加,计算量往往较大:采用传递矩阵法的优点是矩阵的维数不随系统的自由度的增加而增大,且各阶临界转速计算方法相同,便于程序实现,所需存储单元少,这就使得传递矩阵法成为解决转子动力学问题的一个快速而有效的方法。

汽轮机转子临界转速计算

汽轮机转子临界转速计算

汽轮机转子临界转速计算引言:汽轮机是一种广泛应用在能源转换和发电行业中的设备。

在讨论汽轮机转子临界转速之前,我们先介绍一下汽轮机的基本结构和工作原理。

汽轮机结构和工作原理:汽轮机包括一个或多个转子,每个转子上安装有多个叶片。

当蒸汽通过汽轮机的叶片流过时,叶片会受到压力差的作用,从而转动汽轮机转子。

汽轮机转子上的叶片通过抽吸机尾部产生的气流冷却,从而使得汽轮机能够连续工作。

汽轮机通常由高、中、低三个压级组成,每个压级中的汽轮机转子都需设计在临界转速以下。

什么是临界转速?临界转速是指汽轮机转子在工作过程中发生的第一个共振频率。

当汽轮机转子运转至临界转速时,叶片的振动会欣然增大,并可能导致转子破裂,从而对汽轮机造成严重的损坏。

临界转速计算:临界转速是汽轮机设计中的一个重要参数。

根据转子设计理论,临界转速取决于叶片长度、转子材料的弹性模量、密度、截面形状、转子半径等因素。

下面我们将详细介绍临界转速的计算方法。

1. 叶片长度:叶片长度是指叶片从离心机壳上的固定支点到叶片末端长度的距离。

叶片长度的增加会导致临界转速的降低。

2. 转子材料的弹性模量和密度:转子材料的弹性模量和密度是确定临界转速的两个重要因素。

具有较大弹性模量和较小密度的材料有助于提高临界转速。

3. 截面形状:转子的截面形状可以通过转动惯量系数J来表示。

较大的转动惯量系数将有助于提高临界转速。

4. 转子半径:转子的半径决定了叶片承受的离心力大小。

较大的转子半径对应着较大的临界转速。

综上所述NC=K*√(E/(ρJ))其中,NC是临界转速,K是比例常数,E是转子材料的弹性模量,ρ是转子材料的密度,J是转子的转动惯量系数。

结论:汽轮机转子临界转速是设计过程中需要关注的一个重要参数。

通过合理选择叶片长度、转子材料的弹性模量、密度、截面形状和转子半径等参数,并通过计算公式来计算临界转速,可以保证汽轮机的正常运行和安全性。

此外,在汽轮机设计过程中还可以采用其他的设计手段,如叶片增加补偿重量、改变叶片截面形状等来提高汽轮机的临界转速。

轴的临界转速计算公式

轴的临界转速计算公式

轴的临界转速计算公式轴的临界转速是指当轴在旋转时,其转速达到一定数值时会发生共振或失稳现象。

这一现象对于机械系统的设计和运行都具有重要的意义,因为超过临界转速会导致机械系统的破坏和故障。

因此,准确计算轴的临界转速非常重要。

轴的临界转速计算公式是通过考虑轴的材料、几何形状、边界条件等参数来推导得出的。

在推导公式之前,我们需要了解一些与轴有关的基本概念和理论。

首先,轴的弯曲振动是指轴在受到外力作用下发生的弯曲变形。

这种变形会导致轴产生弯曲应变和应力,当外力作用足够大时,轴的弯曲振动会导致共振或失稳现象的发生。

其次,轴的临界转速与其的自然频率有关。

自然频率是指轴在没有外力作用下,自由振动的频率。

当轴的转速接近或等于自然频率时,共振现象就会发生。

根据振动理论,轴的自然频率可以通过以下公式计算:f = (1/2π) * √(k/m)其中,f为自然频率,k为轴的弯曲刚度,m为轴的质量。

在轴的自然频率计算中,我们需要考虑轴的几何形状和材料参数。

轴的几何形状包括直径、长度和截面形状等。

轴的材料参数包括弹性模量和密度等。

这些参数可以通过实验测量或材料手册查找获得。

当我们计算出轴的自然频率后,就可以通过以下公式计算轴的临界转速:Nc = (f * 60) / p其中,Nc为轴的临界转速,f为自然频率,p为轴的极角。

值得注意的是,以上公式仅适用于简单的轴系统,对于复杂的轴系统,如多段轴或弯曲-扭转耦合系统,需要考虑更多的参数和复杂的计算方法。

最后,为了确保轴的安全运行,我们需要将计算得到的临界转速与实际运行转速进行比较。

如果实际运行转速接近或超过临界转速,就需要采取相应的措施,如增加轴的刚度、改变轴的几何形状或调整轴的支撑方式等,以降低轴的振动和共振风险。

总结起来,轴的临界转速计算公式是根据轴的自然频率和极角等参数推导得出的。

这一公式能够帮助我们了解和预测轴的振动和共振现象,从而采取相应的措施确保轴的安全运行。

然而,需要注意的是,公式适用于简单的轴系统,对于复杂的轴系统需要采用更加细致和复杂的计算方法。

转轴的挠度及临界转速计算

转轴的挠度及临界转速计算

转轴的挠度及临界转速计算程序(一)具有集中载荷的两支点轴承的计算(如图2-118)一、绕度及临界转速计算3、轴在b点的柔度:αbb= 4.99225E-06cm/kg4、磁拉力刚度:K0=49554.06333kg/cm5、初始单边磁拉力:P0=991.0812667kg6、由G1重量引起的b点绕度:f1=0.007881595cm7、滑环重量G2引起的b点绕度:f2=0.000163144cm8、单边磁拉力引起的b点绕度:fδ=0.008495762cm9、轴在b点的总绕度:f=0.016540502cm应小于异步电机同步电机10、转轴临界转速:n kp=2802.141933rpm二、轴的强度计算:1、最大转矩:Mmax=10170.75N.m2、bb点处的弯矩:Mbb=8752.669171N.m3、bb处的交变弯矩应力:σbb=9451105.897N/m24、bb处的剪切应力:τbb=5491172.66N/m2τn=2745586.33N/m2脉动循环下的剪切应力:τ∞=6863965.824N/m25、轴在bb处受到的总负荷应力:σ=16.66671863N/mm2应该小于材料许用[σ]=三、轴承计算:1、转子所受最大径向力:W=2301.081267kg2、a处轴承支承力:Pa=1192.429249kg3、c处轴承支承力:Pc=1045.819095kgLh=1456982.883小时 应大于10^5式中:ε=3.33f t=1载荷系数F f=1.1温度系数c=39600轴承额定动负荷P i=1045.82当量动负荷4、轴承寿命:(二)带外伸端的两支点轴承的计算(如图2-120)一、基本参数:电枢重量(G1包括转轴中部重量的2/3和滑环的重量在内)一、绕度及临界转速计算2、柔度系数计算:3、轴的柔度:α11=7.56093E-07cm/kgα22= 2.42497E-06cm/kgα12=-8.91046E-07cm/kgα21=-8.91046E-07cm/kg4、转子重量所引起的挠度:b处:f1'=0.006714438cmd处:f2'=-0.006606742cm5、磁拉力刚度:转子一:K1=136812.9233kg/cm转子二:K2=0kg/cm6、初始磁拉力:P1=1368.129233kgP2=0kg7、由磁拉力引起的挠度:F0= 1.03954E-12E0=0.896556679b处:f1"=0.001153785cmd处:f2"=-0.001359721cm8、总挠度:同步机b处:f1=0.007868222cm应该<0.008d处:f2=-0.007966462cm应该<09、临界转速:一次:n k=3506.387398rpm应该>975(cm)(cm)(cm)(cm)(kg)曲线cmcm-1[X i3-X(i-1)3]/J i0.0158060470.6150555471.00413328510.3702657246.3391216458.34438224[X i3-X(i-1)3]/J i0.0158060474.2301062568.2384035378.674287214.41912717947.9333411973.511071410.02cm0.016cm55N/mm 2小时(cm)(cm)(cm)(cm)Mpa异步机cm应该<0.01cm cm应该<0cmrpm满足要求。

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临界转速分析的目的临界转速分析的主要目的在于确定转子支撑系统的临界转速,并按照经验或有关的技术规定,将这些临界转速调整,使其适当的远离机械的工作转速,以得到可靠的设计。

例如设计地面旋转机械时,如果工作转速低于其一阶临界转速Nc1,应使N<0.75Nc1,如果工作转速高于一阶临界转速,应使 1.4Nck<N<0.7Nck+1,而对于航空涡轮发动机,习惯做法是使其最大工作转速偏离转子一阶临界转速的10~20%。

五、选择临界转速计算方法要较为准确的确定出转子支撑系统的临界转速,必须注意以下两点1. 所选择的计算方法的数学模型和边界条件要尽可能的符合系统的实际情况。

2. 原始数据的(系统支撑的刚度系数和阻尼系数)准确度,也是影响计算结果准确度的重要因素。

3. 适当的考虑计算速度,随着转子支撑系统的日益复杂,临界转速的计算工作量越来越大,因此选择计算方法的效率也是需要考虑的重要因素。

六、常用的计算方法注:I.Stodola 斯托多拉法2. Prohl-Myklestad莫克来斯塔德法传递矩阵法基本原理:传递矩阵法的基本原理是,去不同的转速值,从转子支撑系统的一端开始,循环进行各轴段截面状态参数的逐段推算,直到满足另一端的边界条件。

优点:对于多支撑多元盘的转子系统,通过其特征值问题或通过建立运动微分方程的方法求解系统的临界转速和不平衡响应,矩阵的维数随着系统的自由度的增加而增加,计算量往往较大:采用传递矩阵法的优点是矩阵的维数不随系统的自由度的增加而增大,且各阶临界转速计算方法相同,便于程序实现,所需存储单元少,这就使得传递矩阵法成为解决转子动力学问题的一个快速而有效的方法。

缺点:求解高速大型转子的动力学问题时, 传递矩阵法,保留传递矩阵的所有优点,理想的方法,但目前还没有普遍推广。

轴段划分:首先根据支撑系统中刚性支撑(轴承)的个数划分跨度。

在整个轴段内,凡是轴承、集中质量、轮盘、联轴器等所在位置,以及截面尺寸、材料有变化的地方都要划分为轴段截面。

若存在变截面轴,应简化为等截面轴段,这是因为除了个别具有特殊规律的变截面轴段外,其他的变截面轴段的传递矩阵特别复杂。

传递矩阵:4. 轴段传递矩阵每段起始状态参数和终端状态参数的转换方程,根据是否考虑转轴的分布质量,可以建立两种轴段传递矩阵①当考虑轴段的分布质量时:起始和终端的转换方程是均质等截面杆的振动弹性方程:②不考虑转轴的分布质量时建立的传递矩阵X1L1212 L - 11X012222 L - 21M001L MQ ki0001Q 0i其中,a11,a12,a21,a22为该轴段的影响系数,根据材料力学311123EJL2212EJLa11和a12是终端的剪力和弯矩在终端引起的挠度, a21和EJ有可能出现数值不稳定现象。

今年来提出的Riccati而且在数值上比较稳定,计算精度高,是一种比较a22是终端的剪力和弯矩在终端引起的转角4.各轴段间的传递矩阵从前一轴段的终端到下一轴段的始端,如果中间没有独立的结构单元,则状态参数不发生变化,传递矩阵是单位矩阵;两者之间有独立的结构单元时,用前一轴段的终端矩阵乘以此单元的矩阵,即的下一单元的始端矩阵。

独立的结构单元大概可以分为以下四种:a. 通过点质量时为:1 0 0 00 1 0 ,其中,mi 为点质量,p 为系统的固有频率 00 1 0 2m i p0 0 1b. 通过转动盘时为1 0 0 0 01 0 0w 1 p,其中,mi 盘的质量,Ip 盘的极转动0 1 *—— I d p 1p I dm i P 20 1惯量,Id 盘的直径转动惯量,w 盘的转动角速度c. 通过弹性铰链时为1 0 0 0 0 1 1C h,其中,ch 为铰链的力矩刚性系数0 0 1 0 0 0 01d. 通过具有弹性约束的弹性支座时为10 0 0 01 C h,其中,co 弹性支座的刚性系数,如果没有弹性约束则 ch=0.0 0 1 0 C 0 0 0 14.各跨度间的传递矩阵a.通过刚性支座的传递刚性支座是一个跨度的结束,在支座处的横向位移为0,所以:X 0( i 1)X ki 0其中,Ri 为支座的反作用力,在以后整个跨度的计算中,此反作用力代替前一跨度中被消除的参数(挠度) ,而未知参数的个数不变。

b.通过球头联轴器的传递球头联轴器也是一个跨度的结束,在此处的弯矩为0.所以:0(i 1)kiM 0(k 1)M kiR i。

其中,球头联轴器未知的相对转角,在以后此跨度的计算Q o (i 1) Q ki中,用B 代替上个跨度中消除的参数,从而使未知变量的个数不变。

4.初始条件:第一跨度 0截面的初始条件根据约束条件和轴的载荷分析来确定,在所有四 个状态参数中,或有两个为零,两个是未知的,或只有两个是独立的,其他的参数可以 用这两个独立参数表示。

这就意味着在计算过程中所有各段的起始端和末端的状态参数 都是两个未知数的线性函数。

最主要的是末端的状态参数也总是或两个为0,或可以用两个参数来表示,因此末端的四个参数方程可以简化为两个具有两个未知数的齐次方 程。

5.临界转速的确定:转子临界转速的确定可以用"瞎子爬山”、对分法等来确定。

选取某个P 值,写出所有轴段的传递矩阵,然后根据初始端的边界条件选取合适的初始参数矩阵。

从转子的起始端逐段推算其状态参数,在每个跨度的终端,按照条件进行参数的消除和变换,最终递推到末端时,可以得到两个含有两个未知数的齐次方程。

假设齐次方程的系数行列式为0,着计算转速就是临界转速;若行列式不为零,则重新选取临界转速计算。

将各阶临界 转速带入重新计算可得各段始、末端的参数,从而作出振型图。

计算过程中,可以将第一跨度的初始截面的某个状态参数设为1,以后各截面的参数值是相对于 1的比例值。

临界转速计算:0(i 1) kiM o (k i ) M ki单圆盘转子的临界转速和不平衡响应早期的旋转机械比较简单,可以把转子看做是圆盘装在无重的弹性转轴上,而转轴的两端则由完全刚性即不变形的轴承及轴承座支撑,这种模型成为刚性支撑。

1.1涡动的定义通常转轴的两支点在同一水平线上,转轴未变形时,转子的轴线处于水平位置,(实际上由于盘的重力作用,即使在静止时,转轴也会变形,而不是处于水平位置),由于转子的静变形交小,对转子的运动的影响可以忽略不计。

有时为了避开静变形,可以考虑让转轴的两支点在同一垂直线上。

假设转子以角速度Q做等速转动,当处于正常运转时,轴线是直的,如果在他的一侧添加一横向冲击,则因转轴有弹性而发生弯曲振动,涡动就是研究这种性质的运动。

假设圆盘的质量为m,他所受到的力是转轴的弹性恢复力F= -kr,其中k为转轴的刚度系数,R=oo '圆盘的运动微分方程:由式1.4可知,圆盘或转轴的中心o'在相互垂直的两个方向作频率同为Wn的简谐振动。

在一般情况下,振幅X和Y是不相同的,式1.4确定点轨迹为一椭圆,o'的这种运动成为“涡动”,自然频率Wn称为进动角速度。

z -jfi-iy(i - - 1>则<1.3;式变为其卵为*#二月・小「' +目珅"宀c. #2其中B1和B2都是复数,由起始的横向冲击决定。

第一项是半径为 B1的反时针运动,运动方向和转动角速度相同,成为正进动。

第二项是半径为 B2的顺时针运动,运动方向和转轴的转动方向相反,成为反进动。

圆盘中心 o'的涡动就是这两种进动的合成。

由于起始条件的不同,转子中心的涡动可能出现以下情况:① .B1!=0, B2=0涡动为正进动,轨迹为圆,半径为 B1 ; ② .B 仁0, B2!=0涡动为正进动,轨迹为圆,半径为 B2; ③ .B 仁B2轨迹为直线;④ .B1!= B2轨迹为椭圆, B1>B2时为正涡动;B1<B2时为反涡动。

由以上讨论可知,圆盘或转轴的中心的进动或涡动属于自然振动, 他的频率就是圆盘没有转动时,转轴弯曲振动的自然频率。

1.2圆盘的偏心质量引起的振动、临界转速假设转盘的质量为m ,偏心距为&,角速度为 w , 则在某一时刻t ,离心力矢量和x 轴的夹角为wt , 影为: F x m 2 cos t F ym 2sin tFx 和Fy 分别是各自方向上的周期性变化的力,频率和转盘的频率相同,在这种 交变力的作用下,转子在X 和丫方向也将做周期性运动, 假设两个方向上阻尼和刚度相同,则转子的运动微分方程:mx'' ex' kx Fconwt my'' cy' ky F sin wt设离心力的初始相位a 为0, 此时离心力在X 和丫向的投x(t) Z cos(wt ) y(t) Zsi n(wt ) F21- wW n«:人(1 "3〉式駐,可琥得槪緡圆査或義轴申心对千不平術JRSt 的咆应为dQiT 二 75/^77钟一谔结论:1. 只考虑强迫振动时,轴心的响应频率和偏心质量的激振频率相同,在转速小于临界转速 时且不考虑阻尼时,相位也相同,轴心和质心在一条直线上;当转速大于临界转速时且 不考虑阻尼时,相位相差 180 °。

2. 当考虑转子的涡动时,运动比较复杂;3. 不平衡矢量所在的位置成为重点,振动矢量所在的位置成为高点,高点比重点滞后的角 度成为滞后角,当令阻尼比为 0时,0为0,说明滞后角是由阻尼引起的;4. 转子存在偏心,运行的过程中又出现动挠度,当转速小于临界转速时,挠度和F 即偏心方向相同,使终偏心增大;当转速等于临界转速时, 出现共振;当转速大于临界转速时, 挠度方向和偏心方向相反,使终偏心减小,转子振动趋于平稳, 这种现象成为自动对心;1.3等截面转子的振动并不是所有的转子系统都可以简化为具有刚性支撑的单轮盘转子系统模型,对于均质、 等截面转子,如果按照集中质量处理,将不能反映真实振动特性。

均质、等截面转子系统的 运动规律可以用一个偏微分方程表示, 该偏微分方程含有时间和轴向位置两个自变量, 因此可以确定任意轴线位置在任意时刻的位置, 利用均质、等截面转子模型研究得出的结论对一般转子也是适用的。

其解为:2 w/w n 2 寇胜利arcta n — 1W/W nW/W n 2I 押 -1(i*i i)UJ5)运动方程:如图上图所示的两端简支的等截面转子,设其密度为P ,截面面积为A ,弯曲刚度为EI ,分布干扰力在xoz 和yoz 平面分别为Fx(z,t) Fy(z,t),则转子的振动可以用以下 一组微分方程组成:si n 千为振型函数, 由上式可知转子的自由振动是一系列简谐振动的合成,这些简谐振动有以下特点:① .固有频率和振型函数是一一对应的;② •振型函数sin?上反映了转子轴线上各点位移的相对比例关系,无论振幅Dn 如何令分布干扰力为0,A x z,t t 2 A 2y z,t t 2即可得到转子的自由振动微分方程:EIx (z,t) 乙t4 z Ely (Z ,t )f y 乙 t其解为:x z,tD n sin^con1其中, 固有频率 W nt 2EIW n t n 2nl 2EI \ ADn 和n 分别为n 阶自由振动的振型和初 相位l变化,这种比例关系不会变化;③.振型是由转子-支撑系统自身的特点决定的,所以又称为固有振型,不同类型的转子系统的振型函数不同,上述的是均质等截面转子的振型函数。

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