临界转速计算及其在电动机转子设计中的应用

摘要

随着工业的发展,人们对减少噪声污染提出了越来越高的要求,对降低噪声的要求日益强烈。而电动机的振动是造成电动机噪声的主要原因之一,并且电动机振动给电机—负载系统的安全可靠运行也会带来很大的危害。研究和控制电动机的振动和噪声问题,已成为国内外电机制造企业生存和发展的重要课题。要减小电动机振动和噪声就必须认真研究电动机定转子的固有频率、固有模态等机械振动的特性,以便提出合理的结构设计。电动机运行时如果转速在临界转速附近,电动机将产生严重的共振现象。共振会导致轴或轴上零件甚至整个机械系统遭到破坏。因此,电动机结构设计过程中,应计算转子的临界转速,确保电动机额定转速远离临界转速,避免产生共振现象。长期以来,不少学者和研究人员对电机振动问题做了很多的研究工作,并发表了不少专著、文献,关于各种电机转子临界转速方面的研究也比较多。但大多数研究针对的是复杂转子结构,并且考虑的影响因素较多,因此计算过程复杂,计算工作量较大,不利于在电机设计、制造过程中应用。本文在总结各种关于转轴临界转速的计算方法的基础上,针对大中型异步电动机设计、制造的要求,对电动机转子结构与临界转速的关系进行了研究。本文首先通过分析回转体临界转速理论,总结出电动机转子临界转速的各种计算方法。并以中型鼠笼式三相异步电动机为例,阐述临界转速计算在电动机设计、制造中的应用。在运用上述研究结果的基础上,对一台振动超标的电动机进行计算分析,发现振动超标的原因并提出了整改方案,取得了一定的效果。说明在电机振动分析中临界转速的计算是有效的。本文提出的临界转速计算方法的应用,在电机的转子振动分析中具有重要的工程应用价值。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 引言

1.1 课题研究的意义

1.2 临界转速的研究概况

1.3 本文研究的内容

第二章 临界转速理论基础

2.1 临界转速的基本概念

2.1.1 临界转速的定义

2.1.2 临界转速的分析

2.1.3 临界转速下的振动与横向振动的对比

2.2 计算临界转速的目的

2.3 影响临界转速的因素

2.4 力学模型

2.4.1 建立力学模型的原则

2.4.2 建立力学模型的步骤

第三章 临界转速计算方法

3.1 转轴的弯曲刚度计算

3.1.1 面积矩法

3.1.2 能量法

3.1.3 数值积分法

3.2 临界转速的基本计算

3.2.1 单质量轴的临界转速

3.2.2 具有多个集中质量轴的临界转速

3.3 计算弯曲振动临界转速的普罗尔法

3.3.1 具有多个集中质量轴的临界转速

3.3.2 递推公式的建立

3.3.3 利用递推公式确定临界转速

第四章 交流电动机转子临界转速的计算

4.1 解析法计算临界转速

4.2 临界转速在振动分析中的应用

4.3 临界转速的计算为整改提供方案

第五章 总结与展望

5.1 本文工作回顾

5.2 成果及意义

5.3 存在的问题及进一步的工作

参考文献

致谢

作者攻读学位期间发表的论文