2 旋转机械动力学特性.pdf

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1、旋转机械动力学特性•转子动力学的任务和内容•转子临界转速•转子不平衡•转子不对中•转子碰磨•转子失稳•转轴裂纹ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.com，025-52090512旋转机械动力学特性1、转子动力学的任务和内容转子动力学研究旋转机械的动力学现象和动力学特性，它是旋转机械的设计、制造、安全运行、故障诊断的力学基础。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，

2、平衡理论和平衡方法。•稳定性:失稳因素，油膜振荡等，提高稳定性的措施。•其他问题: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、转子运动的控制、非线性问题等。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.com，025-52090512旋转机械动力学特性2、转子振动的基本特性Jeffcott转子转子有两种运动：¾一种是转子的自身转动，即圆盘绕其轴线AO′B的转动¾另一种是弓

3、形转动，即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.com，025-52090512旋转机械动力学特性2、转子振动的基本特性一般情况下，振幅X、Y不相等ÆO′点的轨迹为一椭圆O′的这种运动是一种“涡动”或称“进动”•转子的涡动方向与转子的转动角速度ω同向时，称为正进动；•转子的涡动方向与转子的转动角速度ω反方向时，称为反进动。ResearchCen

4、terofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.com，025-52090512旋转机械动力学特性2、转子振动的基本特性质心G与转轴中心O′不重合令：Z=x＋iyResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.com，025-52090512旋转机械动力学特性2、转子振动的基本特性•ω<<ωn时，A＞0，O′点和G点在O点的同一侧•

5、ω＞ωn时，A＜0，但A＞e，G在O和O′点之间•ω>>ωn时，A≈-e，或OO′≈-O′G，圆盘的质心G近似地落在固定点O，振动很小，转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”•ω＝ωn时，A→∞，是共振情况。实际上由于存在阻尼，振幅A不是无穷大而是较大的有限值，转轴的振动非常剧烈，以致有可能断裂。ωn称为转轴的“临界角速度”；与其对应的每分钟的转数则称为“临界转速”ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd

6、.com，025-52090512旋转机械动力学特性3临界转速criticalspeed临界转速是共振转速，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的固有频率。•临界转速的大小决定于转子的结构（质量和刚度的分布）和轴承的结构(边界条件)。•一个实际的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，转子有一个相对应的振型。•临界转速的数值可以用计算法求得，或用实验法测得。ResearchCenterofConditionMonitoring&Fau

7、ltDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.com，025-52090512旋转机械动力学特性单圆盘转子的临界转速r/eO’m1A0ffck圆盘惯性力＋轴弹性力＝偏心的离心力⎧2Odx2m+kx=meΩcosΩty⎪⎪dt2⎨2⎪dy2Cm+ky=meΩsinΩt⎪⎩dt2erAΩkOx临界转速Ω=cm由上式中解出x和y,并求得振幅r。ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://www.rccmfd.

8、com，025-52090512旋转机械动力学特性单转子的临界转速和振型650MW发电机转子n=604r/min1n=1840r/min2n=4651r/min3多自由度转子有多个临界转速和相应的振型ResearchCenterofConditionMonitoring&FaultDiagnosis(RCCMFD),http://