齿轮箱振动信号传递机理与压缩机系统共振抑制技术研究

摘要

齿轮箱作为化工、风电、航空、船舶等领域中重要的传动部件，需要对其进行状态监测及故障诊断以保证其稳定性和可靠性，要求在齿轮箱上选择合适的位置安装振动传感器以准确采集到齿轮箱内部的振动信号。因此，本文对齿轮箱振动信号的传递机理展开研究，对齿轮箱上振动传感器布置的合理性进行了验证，并提出了合理的传感器布局方案。
　　往复压缩机排气管网和离心压缩机叶轮作为组成压缩机系统的重要部分，在实际生产中一旦发生共振，会使管网及压缩机组发生剧烈的振动，极易使压缩机组发生严重故障，对生产造成极大的安全隐患和经济损失。故本文结合实际案例，对压缩机系统的共振识别和共振抑制技术进行了研究，并实现了工程应用。
　　本文具体研究内容如下:
　　1.基于有限元动力学分析的齿轮箱振动信号传递机理研究
　　(1)研究齿轮箱振动及应力波相关理论，对基于应力波理论的齿轮箱振动传递机理进行理论研究;
　　(2)建立一级行星轮系、两级定轴轮系的齿轮箱传动系统几何模型，进行基于有限元的动力学分析，从应力波传播的角度解释齿轮箱振动信号传递机理，并对齿轮箱振动传感器的布置方案提出合理化建议。
　　2.压缩机系统共振抑制技术研究及工程应用
　　(1)研究往复压缩机排气管网及离心压缩机叶轮的振动机理、共振机理和共振判定方法;
　　(2)研究理论模态分析、实验模态分析和工作模态分析方法和原理;
　　(3)结合实际案例，对往复压缩机排气管网和离心压缩机叶轮的共振抑制技术进行研究，并实现其工程应用。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．1．1 齿轮箱振动信号传递机理研究

1．1．2 压缩机系统共振抑制技术研究

1．2 国内外研究现状

1．2．1 齿轮箱振动信号传递机理的研究现状

1．2．2 压缩机系统共振抑制技术研究现状

1．3 本文研究内容

第二章 齿轮箱振动信号传递机理相关理论

2．1 齿轮啮合的动态激励

2．2 齿轮啮合动力学方程

2．3 应力波基本理论

2．4 基于应力波理论的齿轮箱振动传递机理

2．5 本章小结

第三章 基于有限元的应力波动力学求解方法

3．1 有限元的基本思想及求解步骤

3．1．1 有限元求解的基本思想

3．1．2 有限元求解的主要步骤

3．2 有限元动力学分析的求解算法及其原理

3．3 各算法适用范围及特点

3．4 算法选择

3．5 本章小结

第四章 基于有限元动力学分析的齿轮箱振动信号传递机理研究

4．1 齿轮箱传动系统结构及基本参数

4．1．1 齿轮箱传动结构

4．1．2 齿轮箱基本参数

4．2 齿轮箱几何模型建立

4．3 基于ANSYS Workbench的齿轮箱传动系统瞬态动力学分析

4．3．1 ANSYS Workbench有限元分析软件简介

4．3．2 ANSYS Workbench有限元模型建立

4．3．3 约束及载荷定义

4．3．4 求解设置

4．3．5 计算结果分析

4．4 实际案例

4．4．1 案例背景

4．4．2 机组结构及基本参数信息

4．4．3 机组振动测点布置

4．4．4 机组振动分析

4．4．5 分析结论

4．4．6 机组检维修建议及现场反馈

4．4．7 实际案例总结

4．5 本章小结

第五章 压缩机系统共振机理与模态分析基本理论

5．1 压缩机系统共振机理

5．1．1 往复压缩机排气管网共振机理

5．1．2 离心压缩机叶轮共振机理

5．2 结构模态分析的基本理论

5．2．1 理论模态分析基本原理

5．2．2 实验模态分析基本原理

5．2．3 工作模态分析基本原理

5．3 气柱固有频率计算的基本理论

5．4 本章小结

第六章 压缩机系统共振抑制技术及工程应用研究

6．1 往复压缩机排气管网模态分析及减振措施

6．1．1 案例背景

6．1．2 排气管网模态分析及减振思路

6．1．3 排气管网机械结构模态分析

6．1．4 排气管网气柱模态分析

6．1．5 往复压缩及组及排气管网受力分析

6．1．6 管网振动原因分析

6．1．7 解决方案

6．1．8 减振效果

6．2 离心压缩机尾气透平叶轮模态分析及减振措施

6．2．1 案例背景

6．2．2 叶轮模态分析及减振思路

6．2．3 基于有限元的叶轮模态分析

6．2．4 叶轮叶片断裂原因分析

6．2．5 解决方案

6．2．6 减振效果

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

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