旋轉(zhuǎn)機械的動力學特性本章內(nèi)容

旋

轉(zhuǎn)機械

的

動

力學特性本章內(nèi)容轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性自激振動的機理油膜渦動和油膜振蕩油膜失穩(wěn)的實例油膜失穩(wěn)的特點提高油膜穩(wěn)定性的措施間隙不均勻、碰摩、內(nèi)腔部分充液等引起的失穩(wěn)強迫振動和自激振動的比較轉(zhuǎn)子動力學的任務和內(nèi)容轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速支承剛度對臨界轉(zhuǎn)速的影響回轉(zhuǎn)效應對臨界轉(zhuǎn)速的影響多跨轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型轉(zhuǎn)子的不平衡響應轉(zhuǎn)子的運動形象（平衡的理論和方法另題講授）轉(zhuǎn)子動力學的任務和內(nèi)容

轉(zhuǎn)子動力學研究旋轉(zhuǎn)機械的動力學現(xiàn)象和動力學特性，它是旋轉(zhuǎn)機械的設計、制造、安全運行、故障診斷的力學基礎。主要內(nèi)容：▲

臨界轉(zhuǎn)速物理概念，確定方法，影響因素?！黄胶忭憫D(zhuǎn)子運動形態(tài)，平衡理論和平衡方法。▲穩(wěn)定性失穩(wěn)因素，油膜振蕩等，提高穩(wěn)定性的措施?！?/p>

其他問題如瞬態(tài)響應、扭轉(zhuǎn)振動、非線性問題等?！?/p>

當前熱點問題復雜轉(zhuǎn)子、失穩(wěn)因素研究、故障診斷、轉(zhuǎn)子運動的控制、非線性問題等。臨界轉(zhuǎn)速criticalspeed臨界轉(zhuǎn)速是共振轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子在臨界轉(zhuǎn)速下會發(fā)生共振現(xiàn)象?！R界轉(zhuǎn)速在數(shù)值上一般等于轉(zhuǎn)子橫向振動的固有頻率?！R界轉(zhuǎn)速的大小決定于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)（質(zhì)量和剛度的分布）和軸承的結(jié)構(gòu)(邊界條件)?！?/p>

一個實際的轉(zhuǎn)子往往有很多階臨界轉(zhuǎn)速，從低到高依次稱為第一階、第二階、第三階等等?！恳浑A臨界轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)子有一個相對應的振型?！?/p>

臨界轉(zhuǎn)速的數(shù)值可以用計算法求得，或用實驗法測得。reAO

單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速01r/ecCAmO

O’

kyx由上式中解出x和y,并求得振幅r。圓盤慣性力＋軸彈性力＝偏心的離心力單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速和振型650MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子

n1=604r/minn2=1840r/minn3=4651r/min多自由度轉(zhuǎn)子有多個臨界轉(zhuǎn)速和相應的振型支承剛度對臨界轉(zhuǎn)速的影響

軟

支承剛度

硬臨界轉(zhuǎn)速0K支承剛度降低，臨界轉(zhuǎn)速隨之下降；反之亦然。振型也隨之變化。支承剛度對臨界轉(zhuǎn)速的影響，在不同支承剛度范圍內(nèi)是很不同的?；剞D(zhuǎn)效應對臨界轉(zhuǎn)速的影響

回轉(zhuǎn)效應是旋轉(zhuǎn)物體的慣性的表現(xiàn)，它增加軸的剛性，故提高轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。有懸臂的轉(zhuǎn)子上，回轉(zhuǎn)效應表現(xiàn)得較明顯。此園盤軸線方向不變，沒有回轉(zhuǎn)效應此園盤軸線方向變化，回轉(zhuǎn)效應增加軸的剛性200MW汽輪發(fā)電機組高壓轉(zhuǎn)子中壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子

多跨轉(zhuǎn)子軸系由高壓轉(zhuǎn)子、中壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子組成。全長30余米，共有7個軸承。多轉(zhuǎn)子軸系的臨界轉(zhuǎn)速和振型200MW汽輪發(fā)電機組軸系

發(fā)電機轉(zhuǎn)子型n1=1002r/min中壓轉(zhuǎn)子型n2=1470r/min高壓轉(zhuǎn)子型n3=1936r/min低壓轉(zhuǎn)子型n4=2014r/min發(fā)電機轉(zhuǎn)子型n5=2678r/min高壓轉(zhuǎn)子中壓轉(zhuǎn)子低壓轉(zhuǎn)子發(fā)電機轉(zhuǎn)子

軸系各階振型中，一般有一個轉(zhuǎn)子起主導作用。多轉(zhuǎn)子軸系的固有頻率和振型單跨轉(zhuǎn)子與多跨軸系臨界轉(zhuǎn)速的關系200MW汽輪發(fā)電機組軸系軸系的各階臨界轉(zhuǎn)速高于相應的單轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。彈性支承轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速低于剛性支承轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子的不平衡響應unbalanceresponse▲

振動與轉(zhuǎn)子不平衡大小成正比?！^臨界轉(zhuǎn)速時有共振峰?！駝哟笮〖肮舱穹甯叩团c阻尼大小有關?！枘彷^大時，轉(zhuǎn)子對不平衡不敏感。不敏感轉(zhuǎn)子阻尼小阻尼大轉(zhuǎn)速振幅

單圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡響應01r/ecreAO

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重點高點C轉(zhuǎn)子的同步正進動▲定轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子作剛體弓形回轉(zhuǎn)（同步正進動），轉(zhuǎn)子上軸向的各纖維不受交變力?！S心線形狀決定于不平衡分布、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)速的分布?！?/p>

變轉(zhuǎn)速時，軸心線形狀、彎曲大小和相位均變化。自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)200MW機組轉(zhuǎn)子的不平衡響應轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速3000r/min轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性stability

造成轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的因素★滑動軸承的油膜力★密封中的流體力★定、轉(zhuǎn)子間徑向間隙不均勻★轉(zhuǎn)軸的材料內(nèi)阻和結(jié)構(gòu)內(nèi)阻★轉(zhuǎn)子內(nèi)腔部分充液★轉(zhuǎn)子和定子的碰摩★轉(zhuǎn)子質(zhì)量和剛性在各徑向不對稱

轉(zhuǎn)子失穩(wěn)的危害★突發(fā)性一般無明顯的先兆?！锸Х€(wěn)運動一般規(guī)模很大。★低周渦動，轉(zhuǎn)軸受交變應力。引起疲勞破壞。恒定的能源提供振動的能量。反饋機制控制能量的適時輸入。反饋機制恒定能源振動系統(tǒng)響應激勵自激振動的機理實例：弦樂器發(fā)聲蕩秋千吊橋、輸電線的風致振動機械鐘表的擺動機床切削振動，等自激振動段實例－提琴弦的噸振動VvF2VvF1F1F2相對速度0相對速嚴度（V–跟v）<刊（V+物v）摩擦力F1>F2能量W(輸入)=F1s>W(輸出)女=F2s每振動便一周能仍量有積骨累，引壤起自激網(wǎng)振動相對速度的變化弓的拉動琴弦振動變化的摩擦力摩擦力下擺重力做領功W(入)=mgl(1-滿cos)W(入)=mgl下(1-cos)上擺重力做玩功W(出)=爐–mgl(1-沸cos)W(出)=–mgl上(1-cos)能量W(入)=W(出)W(入)瞎>W(出)結(jié)果由于阻力羞振動衰減克服阻繞力建立止自激振晨動自激振撐動實例瞞－蕩秋千mgl蹲下起立普通擺秋千人的起蹲重力秋千擺動重心變化mg蹲下l上l下風致自趕激振動美國Taco憑ma吊橋的誓垮塌雙(19日40年膨)油膜失穩(wěn)偵的實例1972嘉年2月權(quán)朝陽電廠壤1號機榴組－20房誠0MW油膜軸援承工作伸原理oo1eW發(fā)散楔收斂楔最小油膜間隙最大油膜間隙油膜壓力分布油膜失盈穩(wěn)的機哈理油膜力軸頸渦動浙軌跡油膜力做棚的功常大于零恒小于死零較小可不篇計如W>0，就可能刻會失穩(wěn)微。彈性力糧阻搖尼力失oxykyycyykxxcxxkxycxykyxcyx油膜軸承雷的半速渦章動流入油0.5R(C+e)流出油0.5R(C-e)故多余的授油為Re如軸頸羨繞O作角速黨度為的渦動蔽，就留漫出空間2Re為維持老流量平懷衡，就號有2Re=Re得=0.5，是為半速渦動分析流經(jīng)龜此直徑的淘油流o1eC-eC+eoR半速渦草動的運動形態(tài)▲公轉(zhuǎn)（渦趙動）速籠度為自轉(zhuǎn)蚊速度的一半劉?！D(zhuǎn)子上軸偽向的各纖啦維受交變遞力，交變篩的頻率為-。自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)油膜振蕩掩的發(fā)生升速降速t2cc0渦動振幅轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升速降速tc2c0渦動頻率轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速突發(fā)性：到達狼閾速t時，突然亂發(fā)生。閾廢速大于2誤倍固有夾頻率。破壞性：振幅貍一般很扯大。鳥渦陳動頻率娘鎖住在c；低周正帝向進動納，軸纖廳維受交已變應力娃。慣性：消攜失滯后于碑發(fā)生。從油膜渦田動發(fā)展到澆油膜振蕩渦動頻率c/m闖in轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)既速r/m敢in油膜渦動竟的波形和的軸心軌跡渦動頻會率約為飽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)屆速的一距半，并疫隨轉(zhuǎn)速左變化。渦動方向俊為正向進捐動。軸心校軌跡出現(xiàn)喇雙內(nèi)環(huán)。渦動的茫幅度并乒不很大垃。油膜振激蕩的波電形和軸劫心軌跡到達閾殿速時突氏然發(fā)生舌，幅度騰一般很雪大。渦動頻蟲率鎖定悶在轉(zhuǎn)子災的固有熱頻率，怪不再隨陷轉(zhuǎn)速變芹化。渦動方彩向為正剝向進動宅。軸心貴軌跡為波多重橢彈圓。一旦發(fā)憑生不易比消失，夏有慣性繞效應捧。油膜振蕩那的防治措貧施臨時措施▲增加油身溫?！鼡Q粘度小較低的油顏?！鴾p小軸承世的寬度，嫁以增牛加比壓?！Ц呤浞€(wěn)軸承規(guī)的標高潛，增加撲軸承的這負載?！鴾p小軸慌承的間眠隙。根本措施▲改變軸序瓦的結(jié)駛構(gòu)。增加預援負荷，坐開油槽微，改變謙供油方論式等▲改用穩(wěn)溉定性較求好的軸遵承。圓瓦—允橢圓瓦木—多油弄葉瓦—垃多油楔乎瓦—可傭傾瓦▲改變轉(zhuǎn)子遇結(jié)構(gòu)，將兄其臨界轉(zhuǎn)粉速提高到定工作轉(zhuǎn)速涼的一半以桶上。間隙不呼均勻引醉起的失銳穩(wěn)間隙小處亡效率高，嗽所需的切覽向力Ft2小。最后，歇切向力Ft推動轉(zhuǎn)纖子繞O點作正向沾渦動。間隙小召處效率董高，產(chǎn)晉生的切弊向力Ft2大。最后，軍切向力Ft推動轉(zhuǎn)子陡繞O點作正向州渦動。汽輪機壓氣機轉(zhuǎn)子內(nèi)冒腔充液寒引起的低失穩(wěn)由于內(nèi)股阻，液腫體偏向散前面一溫個角度。液體離心香力有一分沒力Ft。最后，減切向力Ft推動轉(zhuǎn)子刪繞O點作正向哈渦動。轉(zhuǎn)子與椒定子碰要摩引起茄的失穩(wěn)轉(zhuǎn)子與定授子相碰時坡，有摩擦封力Ft。切向力Ft推動轉(zhuǎn)拒子繞O點作反向脈渦動。強迫振歡動和自完激振動歉的比較自激振屢動和強駐迫振動芒相比較到，無論低從原因壓、機理老，還是鐮振動特沫性都有慈根本差擴別。詳細比較蠢見下頁。反饋機制恒定能源振動系統(tǒng)響應激勵交變能源振動系統(tǒng)響應激勵強迫振戚動自激振呆動強迫振疾動和自傍激振動柜的比較謝謝觀師看/歡迎下洞載BY辯FAI糾TH