扭矩激励下非对称细长轴转子系统动态特性研究

摘要

使用过程中容易形成质量偏心以及发生初始弯曲等，这将使得非对称刚度转子系统在运行状态下产生参数激励，并将表现出复杂的动力学特征。随着经济与科技的飞速发展，转子系统正在向大型化、重载化以及细长化发展，转子系统的运行将更加复杂。系统所受的驱动力矩和负载的反作用力矩由于多重因素往往会使其产生不平衡运行状态，使机组承受着一定的力矩差，该差值可等效为一定的扭矩激励施加于转子系统上，在该作用力矩下转轴将失去平衡，进而使机组的运行状态出现异常，转子将呈现丰富的运行状态。对其在相对稳定运行状态的特征和转速过临界时的瞬态响应的研究将具有更重要的实际意义。
　　本文引入了非对称刚度转化模型，并以 Jeffcott转子为模型建立了转子动力学方程，考虑到长径比的不同以及外扭矩激励的作用，在转子弯振振动微分方程中加入扭矩项，引入了扭矩因子，并运用达朗尔原理建立了扭矩激励下转子运动微分方程。研究了在扭矩激励作用下非对称细长轴转子系统瞬态和稳态振动特征。运用四阶-龙格库塔法对系统运动微分方程进行求解，对转子系统等加速过临界时受初挠度、不对称刚度比、偏心距、偏心角以及在冲击扭矩激励作用下转子的瞬态振动特性进行分析。研究结果表明：随着非对称轴刚度差异的加大、偏心距的增加、初挠度的增加以及偏心角的减小都会引起动挠度幅值在增加，相位角和进动角也会随之有一定规律的变化。在冲击扭矩激励作用时，同样使得转子振动幅值增加，并且其相位角以及进动角将出现区段性变化。
　　转子系统在稳定运行状态下，非对称刚度系数的变化会对转子的幅频特性产生影响，与对称刚度转子比，转子振幅在增加，同时产生了二倍频成分；恒定驱动扭矩激励与简谐扭矩激励对系统横振的频率有较大的影响，转子横向振动与圆盘摆振的频率受外激励频率影响易激发出系统工频与激励频率的组合频率。另外长径比对圆盘摆振的频率有很大影响。
　　综合理论分析，并结合转子试验台，验证分析了施加相应的外扭矩激励时非对称转子系统各种状态下的稳定性及瞬态响应规律，为非对称刚度转子振动特征分析，提高转子系统故障诊断的准确性提供依据。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2课题研究目的及意义

1.3国内外研究现状与发展趋势

1.4论文主要研究内容与创新点

1.5 本章小结

第二章 非对称细长轴转子动力学特性

2.1 引言

2.2 单盘转子数学模型的建立

2 . 3转子系统临界转速求解

2.4细长轴转子扭矩因子理论建模

2.5扭矩激励下细长轴转子建模

2.6本章小结

第三章 扭矩激励下单盘非对称轴转子系统瞬态响应

3.1单盘非对称刚度转子瞬态响应分析

3.2单盘非对称刚度转子等变速过程瞬态响应分析

3.3扭矩激励非对称刚度转子瞬态响应分析

3.4本章小结

第四章 扭矩激励下单盘非对称轴转子系统稳定性

4.1扭矩激励下非对称刚度转子系统弯扭耦合振动分析

4.2扭矩激励下非对称刚度转子系统振动分析

4.3 仿真计算振动特性分析

4 . 4实验验证

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2 主要结论

5.3 创新点

5.4 进一步展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢