纸机导辊转子动不平衡振动研究与Ansys辅助分析

摘要

纸机转子作为造纸机械的关键部件，其动平衡状态对整台设备在运行中的振动特性有巨大的影响。其他大型旋转机械，如汽轮机、发电机、燃气轮机、压缩机、风机、泵等，也都存在转子，如果这些设备出现故障后，大多会带来严重的经济损失。而振动是影响大型旋转机械安全运行的重要因素，同时也是这些大型旋转机械的“体温计”，它直接反映了设备安全稳定运行状况。所以，业内的生产维护部门无不对振动问题都给予了高度重视。
　　引发整机振动的因素很多，转子类零部件的不平衡是其中最常见的原因，约占故障总数的75％以上。导致转子不平衡的原因有很多，如:转子结构不对称、原材料缺陷、制造安装误差及热变形等;同时转子自身的振动特性也会影响整机的振动特性，如临界转速及其振动响应特性，这些都是在整机设计、加工以及旋转部件维修过程中的重点考虑对象。
　　对于转子，根据其工作状态与力学性能，我们一般将之分为刚性转子与柔性转子两大类。刚性转子振动原理比较简单，动平衡配平工作难度不大，即使套用理论计算公式也不难得出结果。但很多大型细长转子，如纸机上高速转动的辊子，在不同转速下呈现的形态会有所不同。所以在对此类转子的实际配平以及振动分析工作中，我们单纯依靠理论计算或仪器检测很难快速对其状态进行直观地描述。
　　本文注重对纸机导辊转子在实际动平衡操作方面的经验归纳，同时兼顾相关理论研究探索，并尝试使用有限元分析软件来对柔性转子的振动特性加以研究，力求将抽象的数学模型的转变为相关特性的结果图表显现。
　　在本课题研究过程中，作者采用了转子动力学方面理论探讨、常用动平衡振动检测设备的实际应用介绍以及有限元分析软件Ansys动力学分析相结合的方法，针对造纸机中具有代表性的柔性转子——烘干部导辊的动平衡以及振动问题进行分析研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 本课题研究意义

1．1．2 本课题学术背景

1．2 纸机转子研究发展概况

1．2．1 国内外纸机发展概况

1．2．2 纸机辊筒类转子概况

1．3 本课题来源与主要研究内容

1．3．1 本课题的提出

1．3．2 本课题的主要研究内容

第2章 纸机转子的动力学特性分析

2．1 纸机转子模型化及其振动特性

2．1．1 纸机导辊转子的模型化

2．1．2 转子模型的涡动与临界转速

2．1．3 转子模型的临界转速

2．1．4 纸机转子模型的振动方程以及幅相频响应曲线

2．2 纸机转子的平衡原理

2．2．1 转子不平衡量的分布

2．2．2 纸机转子的分类原则

2．2．3 刚性纸机转子的平衡原理

2．2．4 柔性纸机转子的平衡原理

2．2．5 纸机转子的平衡精度

2．3 本章小结

第3章 纸机转子动平衡及振动检测研究

3．1 转子动平衡振动测量原理

3．2 测量系统的选型与评估

3．2．1 动平衡参数输入及设定

3．2．2 动平衡机HM70B测量结果输出图表

3．3 纸机导辊转子的主要技术参数

3．3．1 导辊主要技术参数

3．3．2 辊体基本结构及标准配平装置

3．4 导辊转子动平衡配重要点以及分析

3．4．1 导辊转子一阶动平衡及振动特性检测及分析

3．4．2 导辊转子二阶振动特性检测及分析

3．5 本章小结

第4章 基于Ansys导辊转子的振动特性分析

4．1 实体建模

4．2 网格划分

4．3 定义位移约束与载荷

4．4 静力学分析

4．5 动力学分析

4．5．1 模态分析

4．5．2 谐响应分析

4．6 Ansys振动分析结果评价

4．7 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢