转子动力学旋转机械的动力学特性
本章内容转子得稳定性自激振动得机理油膜涡动和油膜振荡油膜失稳得实例油膜失稳得特点提高油膜稳定性得措施间隙不均匀、碰摩、内腔部分充液等引起得失稳强迫振动和自激振动得比较转子动力学得任务和内容转子得临界转速支承刚度对临界转速得影响回转效应对临界转速得影响多跨转子得临界转速和振型转子得不平衡响应转子得运动形象(平衡得理论和方法另题讲授)
转子动力学得任务和内容转子动力学研究旋转机械得动力学现象和动力学特性,她就是旋转机械得设计、制造、安全运行、故障诊断得力学基础。主要内容:▲临界转速物理概念,确定方法,影响因素。▲不平衡响应转子运动形态,平衡理论和平衡方法。▲稳定性失稳因素,油膜振荡等,提高稳定性得措施。▲其她问题如瞬态响应、扭转振动、非线性问题等。▲当前热点问题复杂转子、失稳因素研究、故障诊断、转子运动得控制、非线性问题等。
临界转速criticalspeed?临界转速就是共振转速,转子在临界转速下会发生共振现象。▲临界转速在数值上一般等于转子横向振动得固有频率。▲临界转速得大小决定于转子得结构(质量和刚度得分布)和轴承得结构(边界条件)。▲一个实际得转子往往有很多阶临界转速,从低到高依次称为第一阶、第二阶、第三阶??等等。▲每一阶临界转速下,转子有一个相对应得振型。▲临界转速得数值可以用计算法求得,或用实验法测得。
reAO?单圆盘转子得临界转速01r/e?c?CAmOO’kyx由上式中解出x和y,并求得振幅r。圆盘惯性力＋轴弹性力＝偏心得离心力
单转子得临界转速和振型650MW发电机转子n1=604r/minn2=1840r/minn3=4651r/min多自由度转子有多个临界转速和相应得振型
支承刚度对临界转速得影响软支承刚度硬临界转速0K支承刚度降低,临界转速随之下降;反之亦然。振型也随之变化。支承刚度对临界转速得影响,在不同支承刚度范围内就是很不同得。
回转效应对临界转速得影响回转效应就是旋转物体得惯性得表现,她增加轴得刚性,故提高转子得临界转速。有悬臂得转子上,回转效应表现得较明显。此园盘轴线方向不变,没有回转效应此园盘轴线方向变化,回转效应增加轴得刚性
200MW汽轮发电机组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,共有7个轴承。
多转子轴系得临界转速和振型200MW汽轮发电机组轴系发电机转子型n1=1002r/min中压转子型n2=1470r/min高压转子型n3=1936r/min低压转子型n4=2014r/min发电机转子型n5=2678r/min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。
多转子轴系得固有频率和振型
单跨转子与多跨轴系临界转速得关系200MW汽轮发电机组轴系轴系得各阶临界转速高于相应得单转子得临界转速。弹性支承转子得临界转速低于刚性支承转子得临界转速。
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转子得不平衡响应unbalanceresponse▲振动与转子不平衡大小成正比。▲过临界转速时有共振峰。▲振动大小及共振峰高低与阻尼大小有关。▲阻尼较大时,转子对不平衡不敏感。不敏感转子阻尼小阻尼大转速振幅
单圆盘转子得不平衡响应01r/e?c?reAOreCAOreCAOCACOO’??c???c??crerer?ereAO?重点高点C
转子得同步正进动▲定转速时,转子作刚体弓形回转(同步正进动),转子上轴向得各纤维不受交变力。▲轴心线形状决定于不平衡分布、转子转速和临界转速得分布。▲变转速时,轴心线形状、弯曲大小和相位均变化。自转?公转?
200MW机组转子得不平衡响应转子转速3000r/min
转子得稳定性stability造成转子失稳得因素★滑动轴承得油膜力★密封中得流体力★定、转子间径向间隙不均匀★转轴得材料内阻和结构内阻★转子内腔部分充液★转子和定子得碰摩★转子质量和刚性在各径向不对称转子失稳得危害★突发性一般无明显得先兆。★失稳运动一般规模很大。★低周涡动,转轴受