风电机组膜片联轴器平行不对中动力学特性分析

受随机风载、间歇式工作机制、基座变形等耦合因素作用,极易诱发双馈式风电机组高速端膜片联轴器早期不对中潜隐性故障,对此在不对中理论分析基础上,基于SolidWorks与Adams构建仿真模型,利用风速转换公式计算高速端模拟转速,获取不同平行不对中量下的运动响应,借助于机械转子故障模拟试验台搭建测试系统开展实验研究.仿真结果显示:频谱出现1倍频和2倍频,幅值随不对中量的增大而增大,且轴向力的倍频幅值变化明显.实验结果表明:当轴承座时域峭度在4左右,存在冲击性振动,图谱显示径向水平1倍频和2倍频幅值随着转速增加而增大,径向垂直与轴向在不对中量大于0.4mm时,1倍频随转速升高而增大;其与理论分析、仿真结果的倍频特征变化有较好的一致性.     

耦合故障转子系统SFD参数多目标优化

对于高速旋转的转子部件,振动的影响极其重要,而故障一旦发生,将破坏转子系统正常工作条件,产生噪音并引起振动加剧,如不加以控制,则会因振动过大造成机器损伤或严重破坏事故。工作参数合理的挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,简称SFD)通过提供适当粘性阻尼可有效抑制转子的振动幅值和故障所产生的非线性振动特征,若工作参数选择不当,其振动状态将比不加阻尼器情况更差。选取转子典型工况(转速ω=1000rad/s),以无故障、不对中故障及不对中-碰摩耦合故障转子系统振动特征幅值为优化目标,对SFD工作参数进行多目标优化。结果表明:不同故障状态下的转子系统,优化参数结果不同且对参数的敏感度不同;优化后的SFD能有效减小系统的振动幅值,无故障时1倍频幅值降低23%;不对中故障时1倍频幅值减小约43.4%,二倍频幅值减小约27.5%,三倍频幅值减小约66.7%;不对中-碰摩耦合故障时1倍频幅值减小约7.4%,2倍频幅值小约51.5%,3倍频幅值小约16.8%,验证了针对故障状态转子可变结构SFD工作参数优化方法的可行性。     

双转子系统联轴器不对中振动响应分析

针对双转子系统不对中普遍存在,影响系统振动特性的问题,对内转子含有联轴器不对中的双转子系统进行了动力学仿真及振动分析。以某型航空发动机双转子系统为对象,通过施加不对中引发的附加载荷,建立双转子系统联轴器不对中动力学有限元模型。对比分析了特定工况下转子系统随不对中量增加,内外转子振动的频谱特征及轴心轨迹的变化规律。结果表明:内转子联轴器不对中振动特性可通过中介轴承传递到外转子,外转子支撑位置及中介轴承对应位置均可监测到内转子联轴器不对中振动响应;一倍频对联轴器不对中故障不敏感,二倍频幅值随联轴器不对中量的增加而增加,且距离联轴器越近的支撑位置的不对中响应越敏感;轴心轨迹随联轴器不对中量的增加由"椭圆"形变为"内八字"形。     

磁悬浮轴承系统联轴器不对中动态特性研究

为了使含有多跨转子的大型磁悬浮旋转机械系统能够稳定运行,开展联轴器不对中对转子动态特性的影响规律研究.通过将联轴器不对中量等效为施加在转子上的旋转力,建立具有联轴器不对中的磁悬浮转子系统数学模型.基于该模型仿真分析了转子的轴心轨迹和振动频谱,给出转子位移信号中转速二倍频分量幅值与转速、联轴器不对中量之间的关系,并进行磁...     

弹性阻尼支撑抑制不对中转子振动试验研究

针对旋转机械运行过程发生不对中时振动较大的问题,设计了一种弹性阻尼支撑结构,探究了弹性阻尼支撑结构对单跨不对中故障转子振动的抑制效果。通过建立转子不对中力学模型,分析了不对中故障转子产生二倍频振动机理,并用有限元软件仿真计算了弹性阻尼支撑对故障转子振动的抑制作用,在此基础上搭建了单跨双支撑转子试验台,垫高轴承座模拟转子不对中故障,通过试验研究了单个弹性阻尼支撑对不对中转子振动的控制效果。研究结果表明:单跨转子系统发生不对中故障时,单个弹性阻尼支撑可以有效降低其一倍频和二倍频振动幅值,二倍频振动降幅高达93%,减振效果非常明显。     

故障转子SFD减振特性的实验

针对航空发动机转子常见的两种故障模式碰摩和不对中,实验研究挤压油膜阻尼器分别对上述两种故障引发的振动的抑制效果。在转子实验器上分别模拟碰摩故障和不对中故障,并测试使用挤压油膜阻尼器前后故障转子振动特征的变化。实验结果表明,碰摩故障导致转子振动一阶反进动和一阶进动比增大,不对中故障导致转子振动二倍频增大;对于碰摩故障,挤压油膜阻尼器可以有效减小涡轮盘处振动和弹支辐条的应变,但对压气机盘减振失效;对于不对中故障,挤压油膜阻尼器可以减小转子振动,对于二倍频振动幅值的抑制尤为明显。     

故障转子挤压油膜阻尼器减振特性实验

针对航空发动机转子常见的两种故障模式碰摩和不对中,实验研究挤压油膜阻尼器分别对上述两种故障引发的振动的抑制效果。在转子实验器上分别模拟碰摩故障和不对中故障,并测试使用挤压油膜阻尼器前后故障转子振动特征的变化。实验结果表明,碰摩故障导致转子振动一阶反进动和一阶进动比增大,不对中故障导致转子振动二倍频增大;对于碰摩故障,挤压油膜阻尼器可以有效减小涡轮盘处振动和弹支辐条的应变,但对压气机盘减振失效;对于不对中故障,挤压油膜阻尼器可以减小转子振动,对于二倍频振动幅值的抑制尤为明显。     

转角不对中故障的转子系统非线性动力学特征

在刚性转子和小角度不对中量等假设条件下,考虑转子的转角不对中和质量不平衡等因素后,建立了转子系统的动力学模型.首先,根据Lagrange方程推导了系统的运动微分方程.理论分析表明,转角不对中转子系统是一个具有参激振动特征的强非线性振动系统;然后,基于谐波平衡法分析了系统的动力学特性,结果显示,当转子转角不对中时,系统不仅会产生与不平衡类似的工频振动,而且也会产生工频与转子不对中角方向振动频率倍数之和或之差组成的组合频率振动,其振幅与角不对中量和系统的物理参数有关;最后,采用数值方法分析了具有转角不对中故障转子系统的非线性动力学特性.     

透平机械三转子四支撑轴系不平衡振动特性

针对汽轮机、压缩机等透平机械三转子四支撑轴系经常发生不平衡振动现象,研究轴系中各转子振型不平衡的响应特性。采用有限元法构建三转子四支撑轴系动力学有限元模型,分别在各跨转子上施加一阶、二阶弯曲振型不平衡,分析高低转速下轴系的涡动轨迹,以揭示各转子振型不平衡与轴系振动响应的关联。通过搭建的三转子四支撑轴系转子振动实验台,开展各跨转子不平衡激励下轴系振动响应测试,分析共振点和幅、相频特性,得出结论:这类轴系跨内加重振动响应由轴系模态振型和激励类型共同决定,兼具有转子外伸端振动特性。该结论可为消除这类三转子四支撑轴系不平衡故障提供参考。     

运用综合设计法的多功能转子-轴承试验平台设计及实验研究

以大型旋转机械转子系统为研究对象,利用综合设计法设计模拟试验装置。功能优化设计通过编写试验台任务书,确认系统的功能,通过二级模糊评价方法确认总体设计方案。动态优化设计完成基于ANSYS Workbench仿真分析软件对四跨转子系统进行模态分析与谐响应分析,获得前六阶固有频率及振型。研究不同支撑刚度对转子系统临界转速的影响,通过坎贝尔图观察随着转速的升高,转子系统的固有频率的变化情况,还通过谐响应分析得出在不同载荷下转子系统的振幅规律。智能优化设计完成了平行不对中与偏角不对中实验装置的设计,可以精确控制不对中量。试验研究偏角不对中做了不对中量为1°与2°两组试验研究;平行不对中做了不对中量为1 mm与2 mm两组试验研究。系统不仅会有工频还会出现二倍频,随着偏角不对中量的增加二倍频成分也更加明显,幅值会增大;轴心轨迹出现″8″字形与内凹形。出现平行不对中时系统二倍频占主要成分且出现明显的三倍频。     

基于电磁力的转子不平衡-不对中振动靶向抑制

针对旋转机械中转子不平衡-不对中耦合振动问题,提出了基于离散PD算法并采用电磁力抑制转子耦合振动的控制策略.建立转子-轴承-AMA系统模型,引入转子不平衡和联轴器平行不对中故障力,对离散PD控制策略控制效果仿真分析.搭建试验台,从频域角度对不同频率成分进行选择性控制,针对不平衡-不对中耦合故障以及振动信号中的噪声成分,...     

双转子不对中故障振动特性分析

建立了带有中介支承的双转子不对中故障系统动力学模型,利用解析分析、数值分析和实验验证,揭示了双转子系统存在平行、角度不对中故障时,高、低压转子的振动特性。理论分析和实验结果表明,由于高压转子采用中介轴承的支承方式,高、低压转子的振动相互耦合,低压转子的不对中振动特征会传至高压转子,在双转子系统临界转速的1/2处会发生2倍频共振。     

联轴器不对中故障转子系统的动力学试验

建立了一个多跨转子-轴承系统试验台,并进行了具有联轴器不对中故障的转子-轴承系统动力学试验,重点分析了平行不对中和交角不对中转子的动力学特性和振动机理。试验结果表明,在不对中转子系统的稳态响应中,除了工频外还存在倍频振动分量,并且随着转速的提高倍频分量增大。在转速较低时,不对中转子的轴心运动具有同步振动特征;随着转速的增加,轴心轨迹呈现出"8"字形或多环椭圆形,且轴心轨迹在某些位置处曲率变化较大。对于具有平行不对中故障的转子-轴承系统,在转速较高时,还会出现和差型谐波振动分量。     

双盘转子轴承系统不对中-碰摩耦合故障分析

针对由于轴承不对中而引起不对中-碰摩耦合故障的转子-轴承系统,建立了考虑电机联轴器影响的双盘不对中-碰摩耦合故障转子系统力学模型和有限元模型。基于非线性有限元方法,使用等效不对中力矩及接触理论研究了碰摩刚度和不对中角度两个重要参数对系统动力学特性的影响。通过对在不同碰摩刚度及不对中角度时系统动力学特性的研究分析,发现不对中-碰摩耦合故障常常以碰摩故障特征为主,并且二倍频出现较早及其峰值会急速增大,这一特性可以作为诊断不对中-碰摩耦合故障的一个依据。     

转角不对中转子系统的电机电流特性

为了通过监测电机电流以实现转子系统故障的识别与诊断,建立偏角不对中转子系统动力学模型,推导出转子系统的转角不对中力矩,并以电机的电磁扭矩为纽带,在MATLAB/Simulink环境下建立三相异步电动机—转子系统机电耦合仿真模型,应用傅里叶变换对定子电流信号进行频谱分析,研究偏角不对中故障激励下电机电流信号的耦合特性。仿真结果表明:正常状态下,电流信号会产生工频分量和奇数次倍频的谐波分量。当转子系统存在转角不对中故障时,三次谐波分量会出现明显的增强,而且其峰值会随着转角不对中量的增加而变大。     

转子不对中定量研究

采用基于同源信息融合技术的全矢谱技术对转子系统的不对中进行定量描述,以及提出工程实际中一种不对中定量分析方法。首先合理布局各传感器测点的位置,测得各传感器的稳态电压以及振动信号,利用全矢谱同源信息融合技术获得各测点振动信号的主振矢和相位,对不对中故障进行定性,然后通过电涡流位移传感器稳态电压的计算获得各测点轴心线的空间相对偏移量,利用线性原理拟合各个测点偏移量,得到整个转子轴系的不对中量,从而对转子轴系不对中现场故障诊断起到指导作用。     

铁道车辆异常振动噪声的原因分析

针对动车组在高速运行阶段出现的客室内异常噪声现象,结合线路试验测试数据,通过频域与时域分析方法,进行声源识别与振动传递分析.数据分析结果显示客室异响是由于地板的异常振动引起的声辐射.由于轴箱的异常振动主频幅值小于构架,且车辆系统异常振动频率为牵引电机转频及其倍频,故排除轮轨激扰与车下设备产生异常振动的可能性,将故障定位于传动系统.依据牵引电机与齿轮箱典型故障的振动频谱特征,因其与异常振动频率不相符,故可将故障锁定在联轴节处.结合转子动力学理论,推导弹性联轴节不对中状态下的受力方程,理论分析可知,不对中效应会导致转子系统产生以转动频率为基频的倍频振动,这与数据分析结果是吻合的.因此在后续试验中更换联轴节,结果表明,更换联轴节后客室地板异常振动衰减,惰行工况尤为明显,加速度方均根值降低67％,异常振动1X与3X主频幅值消失,2X与4X主频幅值分别降低了 78％与66％.客室地板振动水平达到理想效果,理论分析与试验结果得到相互验证.     

多平行轴系离心压缩机振动耦合传递特性研究

整体齿轮增速式压缩机由于其结构紧凑、效率高而在现代流程工业中得到广泛的应用,然而由于该类型压缩机为多平行轴系结构,其轴承载荷随着压缩机负荷而发生变化,使得该类转子的动力学分析异常复杂。本文以某实际压缩机组为研究对象,建立了齿轮-轴承-转子的弯曲-扭转耦合系统有限元模型。首先对未耦合的单转子进行刚性支撑下的模态分析和弹性支撑下的不平衡响应分析,并同实测结果对比以确定分析结果的可靠性。在此基础上,研究并揭示了轴承载荷导致的刚度系数变化对转子临界转速和不平衡响应的影响规律,同时对比分析不平衡振动在各个转子之间的传递特性。研究结果表明转子振动幅值会随着压缩机负荷的增加而增加,而齿轮啮合刚度会增大转子振动对不平衡的敏感程度。本论文研究结果可为齿轮增速式离心压缩机的设计以及基于模型的压缩机故障诊断提供一定的理论参考。     

核反应堆立式主泵泵轴涡动特性研究

针对国内多个核电厂反应堆主泵存在泵轴不稳定涡动导致振动报警的问题,对涡动特性进行了深入研究。首先,对主泵轴进行了转子动力学分析;其次,对主泵振动包括涡动频率、涡动幅值等进行了测试,研究了泵轴涡动的原因及涡动源位置。结果表明：立式主泵轴系半频涡动频率略低于0.5倍频,在0.43~0.49倍频范围内变化;涡动幅值时高时低,但并不呈发散趋势,总体处于动态平衡;主泵轴振动波动的幅度主要由半频涡动的波动幅度决定;主泵轴系的半频涡动为泵轴下部轴承水膜涡动引起,非电机轴油膜涡动引起。为降低轴系涡动的影响,提出了泵轴下部轴承的优化建议。     

转子热态合理对中的研究

一、引言转子不对中一直是引起旋转机械设备振动故障的主要原因之一。美国和日本等国专家在调查和分析振动故障资料后认为，迫使设备停机检修的60％的故障是因不对中引起的。所以如何做好转子热态合理对中工作，已成为亟待解决的问题，目前对于各类旋转机械开展对中研究发展是不平衡的，对于低速旋转机械，如船舶轴系校中，已从过去的直线校中法、负荷校中法步入到优化计算的合理校中技术。许多国家的船级社（如劳氏、挪威、法国、日本、南斯拉夫包括中国船检等）和造船厂已能够提供轴系静态校中计算书（包括被校中轴系的安装和验收），并已…