基于预应力法的转子扭转振动研究

基于预应力法的转子扭转振动研究

一、基于预应力法的转子扭转振动研究(论文文献综述)

覃文源[1](2017)在《水润滑橡胶轴承摩擦特性及其诱导的螺旋桨轴系振动研究》文中进行了进一步梳理螺旋桨推进轴系是潜艇动力系统中的重要组成部分,轴系振动不仅会影响自身的工作性能,还会通过轴承座传递至艇体,引起艇体振动和噪声,影响声隐身性能。水润滑橡胶艉轴承摩擦力是诱导螺旋桨轴系振动的重要激励源之一。在低速、重载以及开、停机等工况下,水润滑橡胶轴承往往处于“混合润滑”或者“边界润滑”状态,较大的橡胶轴承摩擦力会使轴系产生异常振动和噪声。螺旋桨的悬臂作用、轴承不对中以及螺旋桨质量偏心引起的不平衡载荷均会对橡胶轴承摩擦力产生影响。本研究旨在进一步明确水润滑橡胶轴承摩擦特性以及橡胶轴承摩擦力与轴承支承振动、轴承不对中、不平衡载荷的耦合作用机理,为螺旋桨推进轴系振动分析和轴系性能改善提供参考。主要研究内容包括:(1)利用测试方法建立了水润滑橡胶轴承摩擦系数与转子转速、轴承当量比压之间的确定性关系,并考虑了轴系不平衡载荷对摩擦系数的影响。为了分析轴承橡胶衬层内表面形状对轴承摩擦特性的影响,比较橡胶轴承处于不同磨合期的摩擦系数以及凹面型、平面型橡胶轴承的摩擦特性。相对于磨合初期,橡胶轴承充分磨合后的摩擦系数对转子转速的变化更加敏感。相对于平面型橡胶轴承,凹面型橡胶轴承的摩擦系数对转子转速的变化更加敏感。相对于转子转速,橡胶轴承摩擦系数受轴承载荷的影响较小。(2)基于建立的水润滑橡胶轴承摩擦力模型和轴系动力学模型,分析了水润滑橡胶轴承摩擦力与弹性支承振动耦合对螺旋桨轴系摩擦自激振动特性的影响规律。以重力式水洞中的弹性支承螺旋桨轴系为具体研究对象,建立了在水润滑橡胶轴承摩擦力作用下弹性支承横向和纵向振动、转子横向和扭转振动的耦合动力学模型,考虑了附连水对转子、支承横向振动的影响。利用模态叠加法对动力学模型降阶,并利用四阶RungeKutta法求解降阶后的动力学方程,分析了模态阻尼、摩擦系数-相对滑动速度负斜率、转子转速等系统参数对橡胶轴承摩擦诱导轴系自激振动特性的影响规律。在不同轴系转速下,通过测试重力式水洞中弹性支承轴系由艉支承传递至支架的动态力,分析了水润滑橡胶轴承摩擦力诱导轴系自激振动的特性。综合数值分析和测试结果,进一步明确了基于模态耦合的轴承摩擦力诱导轴系振动失稳的机理,固有模态振型及其阻尼比大小是决定相应模态是否失稳的重要因素。(3)基于建立的水润滑橡胶轴承摩擦力模型和轴系动力学模型,分析了水润滑橡胶轴承摩擦力与轴承不对中耦合对螺旋桨轴系横向、扭转振动特性的影响规律。在对螺旋桨推进轴系进行简化的基础上,利用拉格朗日方程和有限元方法建立了在水润滑橡胶轴承摩擦力和轴承不对中耦合作用下的轴系弯、扭振动耦合动力学模型,考虑了轴承不对中引起的橡胶轴承刚度的变化。分析了艉轴承、前轴承不对中对轴系固有振动特性的影响,以及在艉轴承、前轴承不对中与橡胶艉轴承摩擦力耦合作用下螺旋桨轴系的瞬态动力响应特性。分析结果表明,较小量的轴承不对中对轴系固有振动特性的影响较小,但是轴承不对中会导致较大的橡胶艉轴承摩擦力,容易使轴系产生自激振动。在所分析的系统中,相对于轴系扭转振动模态,轴系弯曲振动模态更容易产生摩擦自激振动。(4)基于建立的水润滑橡胶轴承摩擦力模型和轴系动力学模型,分析了水润滑橡胶轴承摩擦力与螺旋桨质量不平衡载荷耦合作用对螺旋桨轴系振动特性的影响规律。分析了螺旋桨质量偏心引起的不平衡载荷对水润滑橡胶轴承摩擦力的影响,建立了不平衡载荷作用下的水润滑橡胶轴承摩擦力模型。通过轴承载荷标定确定系统参数,测试了橡胶轴承水膜刚度与橡胶衬层刚度的相对大小。建立了在水润滑橡胶轴承摩擦力与不平衡载荷耦合作用下的转子-支承振动耦合动力学模型,并分析其稳态响应特性。在不同轴承径向静态载荷和轴系转速条件下,测试了转子横向、扭转振动特性以及水润滑橡胶轴承座的垂向和水平振动,相对于转子振动,橡胶轴承座振动受橡胶轴承摩擦力的影响较大。综合数值分析和测试结果,在水润滑橡胶轴承摩擦力作用下,橡胶轴承座垂向、水平振动均得到放大,放大程度随着橡胶轴承静态载荷的增大而增加,随着轴系转速的升高而减小。在所分析的轴系转速范围内,质量不平衡载荷对水润滑橡胶轴承摩擦力的影响较小。

张政,郑建荣[2](2017)在《变刚度曲轴弯扭耦合振动分析》文中指出曲轴作为压缩机的关键部件,其振动形式复杂且相互耦合。针对曲轴旋转时弯曲刚度不断变化的特性,给出了变刚度的曲轴振动模型,推导了弯扭耦合振动的非线性微分方程组并应用多尺度法求解。求解结果和曲轴实例分析表明,由于变刚度的影响,曲轴的弯曲、扭转振动发生更大振幅的耦合振动。相比定刚度解,变刚度曲轴的轴心轨迹波动、弯曲振动振幅明显增大。在扭转振动主共振时,弯曲振动也出现较大振幅,忽略变刚度因素,将造成较大的误差。

徐进[3](2017)在《高速电机典型转子轴系结构的建模及其动态特性研究》文中研究指明高速电机由于实现直驱,省去了传统的齿轮箱等增速环节,具有结构紧凑、传动效率高、振动噪声小等凸显的技术优势,在高速机床、离心式压缩机、飞轮储能、余热发电等领域具有独特而广泛的用途。但由于目前高速电机典型转子系统的动力学规律尚不明确,使得其轴系的设计缺乏科学依据,进一步制约了高速电机的推广应用,因此亟需研究高速电机典型转子轴系结构的建模及其动态特性。(1)运用Timoshenko梁单元理论和有限元建立了考虑电机转子与转轴过盈连接的高速电机转子轴系动力学模型。该模型电机转子与转轴过盈连接的接触刚度采用结合面接触理论进行计算。采用MATLAB编制了模型计算程序,实现了高速电机过盈连接转子轴系动态性能的定量分析。该模型充分考虑转子转轴过盈配合的影响,贴近工程实际,计算结果更准确。(2)建立了基于预应力的高速电机转子轴系动力学模型,实现了该类转子轴系动态特性的数值仿真。通过推导预应力转子轴系结构中被拉伸转轴的预应力梁单元附加刚度矩阵和“定位件”—“转子”—“压紧件”之间的结合面接触刚度,并与所建立的高速电机过盈连接转子轴系动力学模型实现融合,构建了高速电机预应力转子轴系动力学模型。该模型充分考虑了受拉转轴的刚性加强作用和抗弯弯矩作用的影响,使轴系刚度的计算趋于合理化。(3)采用零长度结合面单元思想和接触理论建立了高速电机三段拉杆式转子轴系动力学模型,实现了该类转子轴系动力学特性的定量仿真。该模型的建立将中心拉杆、转子转轴以及过盈钢管等效成双转子模型,使五个部件融合成一个整体轴系,使得计算模型更加完善;将转子与转轴的结合面等效成只有接触刚度而无质量的单元矩阵进行处理,通过组装融入系统整体矩阵,完成了各部件计算矩阵之间的衔接。采用NEWMARK-β法对模型进行数值迭代求解。(4)采用所建立的模型研究揭示了高速电机三种典型转子轴系结构的刚度、振型和临界转速以及动态响应随系统参数的变化规律,并对两款高速电机采用三种典型转子轴系结构方案的动力学特性进行了比较研究。研究表明:对于过盈连接转子,增大过盈配合量可提高轴系静刚度和临界转速,同时轴伸端长度对转子临界转速影响最大;对于预应力转子和三段拉杆式转子,随着轴向拉力增大轴系的静刚度和临界转速呈指数提升,但超过十吨时影响不明显。(5)搭建了高速电机实验台,对高速电机过盈连接转子轴系的静刚度和固有频率进行了测试。研究表明,实验值与理论计算结果较吻合,误差不超过6%,从而证实了理论分析的正确性。本文工作为高速电机转子轴系设计提供了重要理论方法和有效实现途径,具有工程参考价值。

周文杰[4](2016)在《多级离心泵转子耦合系统动力学特性研究》文中认为多级离心泵作为常见的流体输送关键装置,广泛运用于石油、化工、钢铁、火力及海水淡化等大型工业领域。现阶段,多级离心泵正朝着高流量、高转速及高扬程方向发展,但与此同时,转子的振动、噪音和稳定性问题也更加凸显,这些问题已成为制约多级离心泵转子系统发展的核心问题,究其原因还是原有的计算模型不完善。实际上,多级离心泵转子系统的振动及稳定性问题归根结底是转子动力学中的流-固耦合问题,多级离心泵内不仅存在转子-轴承耦合问题,也存在转子-密封耦合问题,但目前的多级离心泵转子振动模型并未充分考虑密封口环、轴承、轴向力等多个因素之间的耦合作用,转子模型较为单一,无法满足多级离心泵的高流量、高转速及高扬程下的计算需求。因此,建立更加完善的多级离心泵转子系统耦合振动模型,准确预测转子系统的动力学特性,具有重要的研究价值和工程意义。本文以多级离心泵转子耦合系统为研究对象,分别创建了其横向稳态运动模型、横-轴双向耦合振动瞬态模型及非线性运动模型,并对其相应的动力学特性进行了求解。通过不同工况及参数结构对多级离心泵转子耦合系统的动力学行为展开研究,探寻其优化设计方法。同时,针对研究对象采用相应的试验研究以验证数值计算方法的可行性和准确性。论文的主要内容包括以下四个方面:第一,利用二分法和弦截法联合求解的混合法迭代求解滑动轴承静平衡位置,并采用小参数法求解了滑动轴承动特性系数;基于Hertz点接触理论和EHL理论推导了纯径向载荷下的简化调心球轴承刚度动特性系数求解模型并求解了包含接触刚度和油膜刚度共同作用的综合刚度动特性系数;利用Childs的有限长理论和打靶法求解计算了有限长口环密封动特性系数,并利用试验结果进行了验证;结合拉格朗日方程、有限元法和矩阵运算方法建立了完善的多级离心泵转子-轴承-密封耦合系统横向稳态运动模型。第二,设计并改造了国内首套“湿”转子系统试验台,可测试考虑密封支撑作用下的转子耦合动力学响应,通过优化试验部件结构,拓宽并提高了试验转速范围;对不同口环密封压差和间隙条件下多级转子耦合系统的动力学响应进行测试,处理得到转子系统一阶临界转速,验证了多级离心泵转子-轴承-密封耦合系统横向稳态运动模型的可靠性;研究了不同密封压差、密封间隙和转速对多级转子耦合系统稳态动力学特性和稳定性的影响。第三,结合拉格朗日方程和有限元法创建了包含轴向力作用的多级离心泵转子耦合系统横向运动模型和轴向运动模型,并利用相关文献中的多级离心泵轴系的纵向自由振动临界转速对轴向模型进行了验证;采用矩阵整合方法将独立的横向运动模型和轴向运动模型进行了耦合,建立了多级离心泵转子-轴承-密封耦合系统横-轴双向耦合振动模型;采用隐式的Newmark迭代法自行编写了转子系统横-轴双向耦合振动瞬态响应求解程序;详细研究了不同操作工况和结构参数对多级离心泵转子系统横-轴双向耦合振动瞬态动力学特性的影响。第四,利用经典的Capone非线性轴承油膜力模型和Muszynska非线性密封流体力模型,采用解析法建立了单级离心泵转子耦合系统非线性运动模型并通过自编的四阶Runge-Kutta法进行了求解;在单级转子耦合系统的基础上利用有限元法创建了多级离心泵转子耦合系统的非线性无量纲运动微分方程并对其动力学特性进行了求解分析;重点分析了不同转速、轴向力、轴承长度和密封间隙对多种激励力耦合作用下的多级离心泵转子耦合系统非线性动力学行为的影响。研究结果显示,本文提出的混合法相较于二分法和弦截法具有好的计算速度和求解效率;本文提出的多级离心泵转子耦合系统运动模型计算的一阶临界转速值与试验测量所得结果相比,最大相对误差仅有5.5%,其余相对误差均在5%以内;口环密封两端压差、密封间隙、轴向力、转速、轴承长度等参数均对多级转子耦合系统的动力学特性和稳定性具有重要影响;转子耦合系统蕴含丰富的周期运动、准周期运动和多周期运动等非线性运动形式。本文研究内容与结论可为多级离心泵转子耦合系统的结构设计及动力学响应优化设计提供理论指导和参考依据。

刘翠红[5](2016)在《转子—机匣系统振动特性的有限元分析方法研究》文中研究说明转子、机匣和支承系统是航空发动机的重要组成部分,由于它们之间存在着不可忽视的振动耦合影响,因此对转子-机匣系统耦合振动计算方法的研究具有重要意义。本文对转子-机匣系统振动特性的几种有限元分析方法及其计算结果做了对比分析。参照涡轮发动机的基本结构特征,建立了简单转子-机匣系统的有限元模型,分别采用整体计算方法、拆分计算方法和降维简化分析方法对其进行振动特性计算分析。对比了三种方法的计算结果并做出误差分析。结果表明,当机匣的刚度较大时,转子系统与机匣的相互耦合影响较小,此时采用拆分计算方法与整体计算方法的计算结果相对误差不大;随着机匣刚度的减小,二者的相对误差逐渐增大。采用降维简化分析方法建立的三维机匣-一维转子有限元模型,既能提高计算效率又能很好的体现转子系统与机匣系统之间的耦合影响,但是将转子系统的三维模型简化为一维模型的过程中又会引入简化模型误差。最后,本文还提出了一种通过控制单盘或多盘的响应位移来分析不平衡的方法—位移激励法。对比分析了转子在不平衡激励下各盘的响应幅值和将不平衡盘的响应幅值作为位移激励时各盘的响应,结果验证两种方法同转频时各盘响应是一致的。为了避免转子挠度过大而发生碰摩,根据转子不平衡响应与各盘上不平衡量的分布关系,利用控制转子各盘响应位移的方法分析转子的不平衡响应,得到了转子系统在某个转速下工作时各盘允许的最大不平衡量。

陈广凯[6](2015)在《转子—支承系统动力学相似模型设计与碰摩故障再现方法研究》文中研究指明转子-支承系统是燃汽轮机、航空发动机、压缩机等旋转机械的重要组成部分,其动力学特性决定着旋转机械的工作性能和可靠程度。对转子系统动力学特性的研究方法通常主要有理论解析、数值仿真和实验验证。其中,理论解析需要接受各种假设,而数值仿真则要简化物理模型、忽略次要因素和假定边界条件等,因此仅靠理论解析和数值仿真不能完全解决实际工程问题,必须结合实验研究。然而由于几何尺寸、物理空间及实验成本等因素的限制,直接对原型转子系统进行实验存在许多困难,因此对转子系统进行动力学相似模型设计及畸变模型修正具有重要意义。本文首先结合描述转轴和弹性支承运动状态的微分方程,运用积分模拟法推导出转子支承系统动力学相似关系表达式,并建立了转子支承系统的有限元模型;其次,根据推导出的转轴、转盘及轴承支承的相似关系,建立了固有特性相似的模型转子-支承系统,通过ANSYS仿真发现固有频率相对误差在6%以内,并且模型和原型转子系统的振型一致,验证了固有频率相似关系的正确性。然而,在设计过程中可能存在参数畸变,推导了有阻尼固有频率和无阻尼固有频率对系统各个参数的灵敏度,针对无阻尼的情况,对轴承刚度和转盘质量畸变时的模型进行修正,得到过渡模型,通过过渡模型和相似模型固有频率的对比,发现修正后的模型的固有频率与相似模型的固有频率的误差在可接受的范围内,表明基于灵敏度分析的畸变模型修正方法的正确性;又对所设计的原型和模型转子-支承系统进行了实验研究,通过实验验证了固有频率相似关系的正确性。在满足固有特性相似的基础上,设计了不平衡响应相似的模型转子-支承系统,针对偏心距、偏心质量等参数畸变的情况,基于有限元分析了不平衡响应对这些参数的灵敏度,进而对畸变模型进行了修正,而后对相似模型转子-支承系统进行不平衡响应的实验研究,验证了有限元法计算不平衡响应的正确性。最后,对转子-支承系统发生局部碰摩时的故障进行了再现设计研究,设计的相似模型转子-支承系统可以代替原型进行碰摩故障机理研究。

何玉灵[7](2012)在《发电机气隙偏心与绕组短路复合故障的机电特性分析》文中提出本文以汽轮发电机气隙静偏心、气隙动偏心、气隙动静混合偏心与定转子绕组短路的组合故障为研究对象,分析了发电机在正常运行状态、气隙偏心故障、转子匝间短路故障、定子匝间短路故障、气隙偏心与转子匝间短路复合故障、气隙偏心与定子匝间短路复合故障下的定转子径向振动特性与定子并联支路环流特性,并进行了相关的实验验证。本文的主要研究成果如下:(1)推导得到了六种运行状态下引发定子产生径向振动的单位面积磁拉力公式、引发转子产生径向振动的水平方向与垂直方向的不平衡磁拉力公式、引发定子并联支路内部产生环流的电势差公式。这些公式包含了发电机正常运行与对应故障所涉及的主要参数,表达了各参数与对应状态下定转子磁拉力、并联支路感应电势差的函数关系,为对应故障的定转子外在振动特征和并联支路环流特征提供了定性分析基础,同时为定转子磁拉力与并联支路电势差的定量计算提供了参考依据;(2)分析得到了发电机在六种状态下的定转子径向振动特征与定子并联支路环流特征,并在实验室模拟发电机上进行了验证。结果表明,气隙偏心与绕组短路复合故障下的机电特征与发电机正常运行、气隙偏心与绕组短路中某单一故障的机电特征有所不同,并不是这些单一故障所对应特征的简单叠加。所得到的这些故障特征可在现有基础上丰富汽轮发电机的故障诊断判据,为气隙偏心与绕组短路复合故障的诊断与识别提供了理论依据;(3)得到了气隙偏心与绕组短路复合故障下气隙偏心种类与定转子振动及定子并联支路环流某些特定成分的映射关系,这为发电机此类复合故障的诊断提供了参考和依据,同时有助于对其所含的偏心种类进行快速识别;(4)得到了气隙偏心与转子短路复合故障、气隙偏心与定子短路复合故障下定转子磁拉力和定子并联支路电势差各频率成分的幅值上界表达式及其影响因素,并定性分析了气隙静偏心成分加剧、气隙动偏心成分加剧、转子短路程度加剧、定子短路程度加剧、发电机励磁电流增大对定转子振动特性和定子并联支路环流特性的影响,为组成复合故障的各故障成分变化趋势的监测提供了基础和依据。

袁清平[8](2012)在《故障转子弯曲及其弯—扭耦合振动特性的研究》文中进行了进一步梳理现代生产中,旋转机械日益高速化、重载化、自动化以及功能多样化,转子系统作为旋转机械的关键部件,时常会出现许多问题。运行环境的恶劣以及设备安装过程中存在的误差都将激发起各种复杂非线性因素作用,引发旋转机械激烈的振动。比如,因运动部件与静止部件发生碰摩故障而产生的振动。碰摩故障通常为其它故障的间接结果。振动原因可能是由转子质量不平衡、轴系失稳、机组中心不对中或者热膨胀等引起。系统一旦发生碰摩,转子零部件很可能会由于扭转疲劳或者其他过多的弯曲运动引起破坏。轻则影响工作效率,重则机毁人亡。而不平衡故障常常潜伏在机组中,其极易引发恶性的振动事故。这些事故所造成的人员伤亡、社会危害和经济损失都是不可估量的。较为复杂的机组振动特性研究是不适宜采用简单的模型。因此,应用现代数值分析理论和转子动力学理论来研究复合故障的转子系统建模、求解以及弯-扭耦合振动特性,已成为当今国内外的热门研究课题之一。本文通过对单故障和复合故障的转子系统弯-扭耦合振动特性逐步进行了研究,并建立了4个转子系统模型。第一步,考虑滚动轴承的滚动体与内外圈之间的非线性赫兹接触力,建立了一个基于滚动轴承支承的质量不平衡转子动力学模型;第二步,针对两端刚性支承的单圆盘转子,建立了碰摩转子模型;第三步,将不平衡转子系统置于两种工况下,即一种在外激励力作用下,另一种在外激励扭矩作用下,分别建立相应的转子系统弯-扭耦合振动模型;第四步,建立了一个不平衡故障和碰摩故障复合作用下的转子系统有限元模型。对于这4个模型,本文采用了两种数值分析法来求解系统的响应,他们分别是四阶龙格库塔法和纽马克-β法。利用位移图(振动波形图)、瞬时频率图、包络图、载波图、相图、轴心轨迹图、庞加莱映射图分析了各个转子系统在特定参数下的运动特征,通过上面的相关图形分析了转子系统随若干参数(转速、转子质量、轴承等效质量、偏心距、转轴等效刚度等)变化时系统的响应,以及耦合故障下的振动特性。为不同工况下的故障诊断奠定了一定的理论基础。

姚学诗[9](2011)在《基于旋转软化的风力发电机叶片动力学研究》文中研究指明在考虑旋转软化效应的条件下,研究了风力发电机叶片在不同转动状态下的挥舞、摆振、扭转及耦合振动.结果表明:叶片各阶振动频率随转动速度的增大而增大,旋转软化导致振动频率相应降低;旋转软化对低频摆振的影响很大,对其他振动模态影响较小.随着旋转速度的变化,叶片各阶振动频率的变化幅度也不同,会导致相互之间的耦合振动.耦合振动时,扭转振动模态中含有挥舞振动模态,挥舞振动模态中又含有扭转振动模态.耦合振动具有更大的破坏性.

姚学诗,郑春龙[10](2010)在《转子扭转-纵向耦合振动分析》文中研究说明针对某转子的模型,分析了扭转-纵向耦合振动.计算结果表明:设置转子预应力与旋转时的离心力相对应,其扭转振动频率将随预应力的增大而增大.转子纵向振动频率不受该预应力的影响,这是因为转子旋转时预应力的方向与轴线垂直.随着转子旋转时预应力的变化,扭转振动频率接近纵向振动频率,出现扭转-纵向耦合振动.

二、基于预应力法的转子扭转振动研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于预应力法的转子扭转振动研究(论文提纲范文)

(1)水润滑橡胶轴承摩擦特性及其诱导的螺旋桨轴系振动研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究进展
        1.2.1 水润滑橡胶轴承摩擦特性
        1.2.2 轴系振动
    1.3 目前研究存在的主要问题
    1.4 本文主要研究内容
第二章 水润滑橡胶轴承摩擦力建模
    2.1 引言
    2.2 建模方法
        2.2.1 测试设备
        2.2.2 测试过程
    2.3 测试结果
        2.3.1 平面型橡胶轴承
        2.3.2 凹面型橡胶轴承
    2.4 本章小结
第三章 橡胶轴承摩擦诱导弹性支承轴系自激振动机理
    3.1 引言
    3.2 研究对象
    3.3 动力学建模
        3.3.1 系统简化
        3.3.2 动力学建模
    3.4 数值分析
        3.4.1 系统参数
        3.4.2 模态分析
        3.4.3 模态阻尼估计
        3.4.4 响应分析
    3.5 实验研究
        3.5.1 测试系统
        3.5.2 实验结果
        3.5.3 实验总结
    3.6 本章小结
第四章 轴承不对中与橡胶轴承摩擦对轴系自激振动的影响
    4.1 引言
    4.2 研究对象
    4.3 动力学建模
        4.3.1 轴承支反力
        4.3.2 艉轴承摩擦力
        4.3.3 耦合动力学
    4.4 动力学特性
        4.4.1 物理参数
        4.4.2 模态分析
        4.4.3 瞬态响应
    4.5 本章小结
第五章 不平衡载荷与轴承静载对轴承摩擦诱导振动的影响
    5.1 引言
    5.2 研究对象
    5.3 动力学模型
        5.3.1 轴系振动
        5.3.2 不平衡载荷
        5.3.3 静平衡位置
        5.3.4 耦合振动
    5.4 数值分析
        5.4.1 分析对象
        5.4.2 轴承刚度
        5.4.3 系统参数
        5.4.4 水膜刚度
        5.4.5 数值分析
    5.5 实验研究
        5.5.1 测试结果
        5.5.2 实验总结
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
附录
致谢
攻读博士学位期间发表论文与参与项目

(2)变刚度曲轴弯扭耦合振动分析(论文提纲范文)

1 引言
2 变刚度曲轴弯扭耦合振动模型
    2.1 曲轴几何模型
    2.2 曲轴刚度的变化
    2.3 系统动能
    2.4 系统势能
    2.5 系统广义力
    2.6 系统弯扭耦合振动微分方程
3 变刚度曲拐弯扭耦合振动分析
    3.1 耦合共振分析
    3.2 非内共振分析
    3.3 内共振分析
4 实例分析与数值验证
5 结论

(3)高速电机典型转子轴系结构的建模及其动态特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 高速电机过盈连接转子研究现状
        1.2.2 拉杆转子研究现状
    1.3 存在的问题
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 电机过盈连接转子系统动力学特性分析
    2.1 引言
    2.2 过盈连接型转子动态特性分析方法
        2.2.1 转子动力学分析方法简介
        2.2.2 Timoshenko梁单元矩阵的生成
        2.2.3 转轴上非过盈配合零件的处理方法
    2.3 基于接触理论的过盈装配刚度加强理论研究
        2.3.1 过盈配合零件计算力学模型
        2.3.2 转子转轴粗糙表面接触理论
        2.3.3 接触压力与接触面积计算
        2.3.4 接触刚度的计算
        2.3.5 过盈配合力的计算
        2.3.6 接触刚度的影响因素分析
        2.3.7 接触刚度矩阵
    2.4 过盈连接型转子动态性能分析
        2.4.1 空载时电机转子固有频率与模态分析
        2.4.2 带叶轮时转子固有频率与模态分析
        2.4.3 电机空载时轴系的动态响应
        2.4.4 电机带负载运行时的动态响应
    2.5 过盈连接型转子动态性能受转系参数影响规律
        2.5.1 轴承刚度
        2.5.2 过盈配合量
        2.5.3 转子尺寸
    2.6 本章小结
第3章 预应力电机转子系统动力学特性分析
    3.1 引言
    3.2 预应力电机转子结构简介
    3.3 预应力转子轴系建模
        3.3.1 转子轴系力学模型
        3.3.2 各接触面刚度
        3.3.3 预应力梁单元刚度矩阵推导
        3.3.4 预应力梁刚性增强规律研究
    3.4 预应力转子动态特性分析
        3.4.1 空转时的临界转速与模态阵型
        3.4.2 带叶轮时的临界转速与模态阵型
        3.4.3 高速电机工作时的动态响应
    3.5 预应力转子动态特性影响因素分析
        3.5.1 预应力
        3.5.2 轴承跨距
    3.6 本章小结
第4章 三段拉杆式电机转子系统动力学特性分析
    4.1 引言
    4.2 三段拉杆式电机转子动力学建模
        4.2.1 三段拉杆式转子接触面力学模型
        4.2.2 转子转轴的有限元模型
        4.2.3 考虑拉杆的三段拉杆式转子有限元模型
    4.3 基于MATLAB的三段拉杆式转子动态性能计算分析
        4.3.1 空转时的临界转速与模态阵型
        4.3.2 带叶轮时的临界转速与模态阵型
        4.3.3 静态挠度
        4.3.4 关键点的动态响应
    4.4 转子不对中时三段拉杆式转子动态特性计算
        4.4.1 垂直度误差引起转子不对中
        4.4.2 考虑垂直度误差的空转动态响应
        4.4.3 多载荷综合作用下不对中转子的动态响应
    4.5 三段拉杆式转子动态特性影响因素分析
        4.5.1 转子不对中对转子动态特性的影响
        4.5.2 拉力对转子动态特性的影响
    4.6 本章小结
第5章 三类电机转子结构动态特性对比分析
    5.1 对比用电机转子轴系尺寸方案
    5.2 基于静刚度的性能对比分析
    5.3 基于临界转速的性能对比分析
    5.4 本章小结
第6章 实验研究
    6.1 引言
    6.2 过盈量与转轴刚度关系测试
        6.2.1 实验原理与仪器
        6.2.2 试验方法与结果
        6.2.3 理论与实验结果对比分析
    6.3 固有频率测试
        6.3.1 实验原理与仪器
        6.3.2 试验方法与结果
        6.3.3 理论与实验结果对比分析
    6.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A (攻读硕士学位期间参加的科研项目)
附录B (Timoshenko梁单元矩阵)

(4)多级离心泵转子耦合系统动力学特性研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号列表
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 与本文相关的研究现状
        1.2.1 轴承动力学特性相关研究
        1.2.2 光滑环形密封动力学特性相关研究
        1.2.3 转子耦合系统动力学研究
        1.2.4 转子系统横-轴双向耦合振动研究
        1.2.5 转子耦合系统非线性振动研究
    1.3 课题的研究目标和研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
2 多级离心泵转子-轴承-密封耦合系统理论模型
    2.1 滑动轴承动特性系数求解
        2.1.1 Reynolds方程的求解
        2.1.2 滑动轴承静平衡位置确定方法
        2.1.3 滑动轴承动特性系数求解方法
    2.2 滚动轴承动特性系数求解
        2.2.1 滚动轴承Hertz点接触刚度
        2.2.2 滚动轴承弹性流体油膜刚度
        2.2.3 滚动轴承动特性系数
    2.3 环形口环密封动特性系数求解
        2.3.1 一阶摄动方程组的建立
        2.3.2 一阶摄动方程及有限长密封动特性系数求解
        2.3.3 密封流体激励力的试验验证
    2.4 多级离心泵转子耦合系统稳态运动模型的建立
        2.4.1 刚体叶轮横向运动方程
        2.4.2 轴系横向运动方程
        2.4.3 多级离心泵转子耦合系统横向运动方程
    2.5 本章小结
3 多级离心泵转子耦合系统试验验证及动力学分析
    3.1 多级转子-轴承-密封耦合系统试验台结构及原理
        3.1.1 供压系统及循环管路系统
        3.1.2 传动控制系统
        3.1.3 数据采集系统
    3.2 多级转子-轴承-密封耦合系统测试装置的改造
        3.2.1 多级转子耦合系统测试装置整体结构
        3.2.2 转子耦合系统轴系的优化设计
        3.2.3 腔体及传感器固定方式的改造
        3.2.4 其余部件的改造
    3.3 试验结果对比及分析
        3.3.1 试验方案
        3.3.2 多级转子-轴承-密封系统耦合方法验证
    3.4 多级转子-轴承-密封耦合系统动力学分析
        3.4.1 轴心轨迹
        3.4.2 模态振型
        3.4.3 稳定性
    3.5 本章小结
4 多级离心泵转子系统横-轴双向耦合振动研究
    4.1 横-轴双向耦合振动运动模型
        4.1.1 考虑轴向力的系统横向运动模型
        4.1.2 多级离心泵转子耦合系统轴向运动模型
        4.1.3 多级离心泵转子系统横-轴双向耦合运动模型
    4.2 轴向力对横向运动的影响
        4.2.1 轴向力对横向临界转速的影响
        4.2.2 轴向力对稳定性的影响
    4.3 轴向振动固有特性
    4.4 横-轴双向耦合振动动力学特性研究与分析
        4.4.1 转速对横-轴双向耦合振动的影响
        4.4.2 压差对横-轴双向耦合振动的影响
        4.4.3 轴系对横-轴双向耦合振动的影响
    4.5 本章小结
5 多级离心泵转子耦合系统非线性动态响应研究
    5.1 单级离心泵转子耦合系统非线性振动模型
        5.1.1 模型的建立及求解
        5.1.2 非线性油膜力模型
        5.1.3 非线性密封力模型
        5.1.4 单级离心泵转子耦合系统非线性运动模型
    5.2 单级离心泵转子耦合系统非线性动力学响应
    5.3 多级离心泵转子耦合系统非线性振动模型
    5.4 多级离心泵转子耦合系统非线性动力学响应
        5.4.1 转速的影响
        5.4.2 轴向力的影响
        5.4.3 轴承长度的影响
        5.4.4 密封间隙的影响
    5.5 本章小结
6 全文总结及展望
    6.1 主要研究成果总结
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
参考文献
作者简历及在学期间所取得的科研成果
致谢

(5)转子—机匣系统振动特性的有限元分析方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的目的及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 有限元分析的基本原理及方法
    2.1 有限元法的基本特点
    2.2 有限单元的划分及误差分析
    2.3 动力学问题的求解方法
        2.3.1 直接积分法
        2.3.2 振型叠加法
    2.4 转子动力学的有限元分析
    本章小结
第3章 转子-机匣系统振动特性整体计算分析
    3.1 三维模型的建立
    3.2 转子-机匣系统的模态分析
    3.3 转子-机匣系统的临界转速计算
    本章小结
第4章 转子-机匣系统振动特性的拆分计算
    4.1 机匣系统的模态分析
    4.2 机匣支承位置动刚度的计算
    4.3 转子临界转速的计算
    本章小结
第5章 转子-机匣系统降维简化分析方法
    5.1 单转子系统的动力特性分析
        5.1.1 有限元模型
        5.1.2 模态分析
        5.1.3 临界转速计算分析
    5.2 双转子系统一维模型的建立
    5.3 三维模型与一维模型对比分析
        5.3.1 模态分析
        5.3.2 临界转速计算分析
    5.4 三维机匣-一维转子模型振动特性的计算
        5.4.1 模型的建立
        5.4.2 降维简化模型的模态分析
        5.4.3 降维简化模型的临界转速计算
    本章小结
第6章 转子不平衡响应
    6.1 有限元模型的建立
    6.2 转子的固有特性计算
    6.3 转子不平衡响应分析
        6.3.1 单盘激励下的不平衡响应
        6.3.2 双盘不平衡激励下的响应
        6.3.3 控制响应幅值求最大允许不平衡量
    本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文

(6)转子—支承系统动力学相似模型设计与碰摩故障再现方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 转子-支承系统相似理论研究现状
        1.2.2 转子-支承系统灵敏度分析研究现状
        1.2.3 转子-支承系统不平衡响应研究现状
        1.2.4 转子-支承系统碰摩故障研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 转子-支承系统相似关系推导与有限元模型建立
    2.1 引言
    2.2 转子-支承系统动力学相似关系推导
        2.2.1 转轴相似关系推导
        2.2.2 转盘相似关系推导
        2.2.3 弹性支承的相似关系的推导
    2.3 转子-支承系统有限元模型建立
        2.3.1 转轴单元特性矩阵
        2.3.2 转盘单元特性矩阵
        2.3.3 轴承单元特性矩阵
        2.3.4 系统运动方程
    2.4 本章小结
第3章 转子-支承系统固有特性相似模型设计与修正
    3.1 引言
    3.2 转子-支承系统固有特性相似模型设计与对比
        3.2.1 相似模型设计
        3.2.2 模型与原型固有特性对比
    3.3 基于灵敏度分析的畸变模型修正
        3.3.1 无阻尼固有频率灵敏度计算
        3.3.2 有阻尼固有频率灵敏度计算
        3.3.3 畸变模型修正
    3.4 转子-支承系统固有特性相似实验研究
        3.4.1 实验台搭建
        3.4.2 转子-支承系统模态测试
        3.4.3 原型和相似模型固有特性测试结果对比
    3.5 小结
第4章 转子-支承系统不平衡响应相似模型设计与修正
    4.1 引言
    4.2 转子-支承系统不平衡响应的有限元计算
    4.3 转子-支承系统不平衡响应相似模型设计与对比
    4.4 基于灵敏度分析的畸变模型修正
        4.4.1 不平衡响应的灵敏度分析理论
        4.4.2 不同参数的灵敏度计算
        4.4.3 畸变模型修正
    4.5 转子-支承系统不平衡响应实验研究
        4.5.1 实验测试过程
        4.5.2 实验结果分析
        4.5.3 仿真模型修正
    4.6 本章小结
第5章 转子-支承系统碰摩故障再现方法研究
    5.1 引言
    5.2 转子-支承系统碰摩方程建立
    5.3 碰摩参数相似关系推导
    5.4 碰摩再现模型设计与系统参数影响分析
        5.4.1 碰摩故障再现模型设计
        5.4.2 碰摩参数影响分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢

(7)发电机气隙偏心与绕组短路复合故障的机电特性分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究动态
    1.3 本文研究内容
第2章 发电机正常运行时的机电特性分析
    2.1 正常运行时的气隙磁密
    2.2 发电机正常运行时的定转子振动特性
        2.2.1 定子振动特性
        2.2.2 转子振动特性
    2.3 定子并联支路环流特性分析
    2.4 实验验证与分析
        2.4.1 实验设备与方法
        2.4.2 实验结果与讨论
    2.5 本章小结
第3章 气隙偏心与绕组短路单故障下的机电特性分析
    3.1 气隙偏心故障下的机电特性分析
        3.1.1 气隙偏心下的气隙磁密
        3.1.2 定转子振动特性
        3.1.3 定子并联支路环流特性
    3.2 转子短路故障下的机电特性分析
        3.2.1 转子短路下的气隙磁密
        3.2.2 定转子振动特性
        3.2.3 定子并联支路环流特性
    3.3 定子短路故障下的机电特性分析
        3.3.1 定子短路下的气隙磁密
        3.3.2 定转子振动特性
        3.3.3 定子并联支路环流特性
    3.4 实验验证与分析
        3.4.1 实验方案
        3.4.2 定子振动特性验证分析
        3.4.3 转子振动特性验证分析
        3.4.4 定子并联支路环流特性验证分析
    3.5 本章小结
第4章 气隙偏心与转子短路复合故障的机电特性分析
    4.1 气隙磁密分析
    4.2 定转子振动特性分析
        4.2.1 定子振动特性分析
        4.2.2 转子振动特性分析
    4.3 定子并联支路环流特性分析
        4.3.1 并联支路电势差
        4.3.2 并联支路环流特性
    4.4 实验验证与分析
        4.4.1 实验方案
        4.4.2 定子振动特性验证分析
        4.4.3 转子振动特性验证分析
        4.4.4 定子并联支路环流特性验证分析
    4.5 复合故障与单一故障的特征对比分析
    4.6 本章小结
第5章 气隙偏心与定子短路复合故障的机电特性分析
    5.1 气隙磁密分析
    5.2 定转子振动特性分析
        5.2.1 定子振动特性分析
        5.2.2 转子振动特性分析
    5.3 定子并联支路环流特性分析
        5.3.1 并联支路电势差
        5.3.2 并联支路环流特性
    5.4 实验验证与分析
        5.4.1 实验方案
        5.4.2 定子振动特性验证分析
        5.4.3 转子振动特性验证分析
        5.4.4 定子并联支路环流特性验证分析
    5.5 复合故障与单一故障的特征对比分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
附录一 气隙偏心与定子短路下定子受力幅值表达式
附录二 气隙偏心与定子短路下转子受力幅值表达式

(8)故障转子弯曲及其弯—扭耦合振动特性的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 研究背景与选题依据
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 选题依据
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 转子-轴承系统弯-扭耦合的研究
        1.2.2 碰摩转子系统振动特性研究现状
        1.2.3 不平衡转子系统振动特性研究现状
    1.3 主要研究内容、技术路线及创新之处
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
        1.3.3 创新之处
第二章 转子-轴承系统的振动分析
    2.1 系统振动模型
        2.1.1 模型的建立
        2.1.2 轴承简化的结构模型
        2.1.3 圆盘模型
    2.2 运动方程
    2.3 系统仿真分析
        2.3.1 轴心轨迹曲线
        2.3.2 相图
        2.3.3 庞加莱截面图
        2.3.4 仿真分析
    2.4 本章小结
第三章 碰摩转子系统弯-扭耦合振动分析
    3.1 前言
    3.2 转子动力学中若干问题的研究方法
    3.3 龙格-库塔法
    3.4 碰摩转子系统运动方程的建立
    3.5 计算结果及分析
    3.6 本章小结
第四章 外激励下不平衡转子系统弯-扭耦合振动分析
    4.1 系统模型
    4.2 系统运动方程
    4.3 动静不平衡以及重力的影响
    4.4 外激励力和外激励力矩
    4.5 系统振动特性的仿真分析
        4.5.1 外激励力在系统运动中的影响
        4.5.2 外激励力矩在系统运动中的影响
    4.6 本章小结
第五章 不平衡-动静碰摩的转子系统弯-扭耦合振动分析
    5.1 短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)
    5.2 有限元模型和运动方程
        5.2.1 有限元模型
        5.2.2 碰摩力
    5.3 耦合振动分析
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的学术论文及研究成果

(9)基于旋转软化的风力发电机叶片动力学研究(论文提纲范文)

1 弹簧-质量系统的旋转软化模型
2 风轮叶片的振动方程
    2.1 基于预应力的风轮叶片振动方程
    2.2 基于旋转软化的风轮叶片振动方程
3 算例
4 结论

(10)转子扭转-纵向耦合振动分析(论文提纲范文)

引言
1 转子的纵向振动
2 转子的扭转振动
3 转子的扭转-纵向耦合振动
4 算例
5 结果分析

四、基于预应力法的转子扭转振动研究(论文参考文献)

  • [1]水润滑橡胶轴承摩擦特性及其诱导的螺旋桨轴系振动研究[D]. 覃文源. 上海交通大学, 2017(08)
  • [2]变刚度曲轴弯扭耦合振动分析[J]. 张政,郑建荣. 机械设计与制造, 2017(06)
  • [3]高速电机典型转子轴系结构的建模及其动态特性研究[D]. 徐进. 湖南大学, 2017(07)
  • [4]多级离心泵转子耦合系统动力学特性研究[D]. 周文杰. 浙江大学, 2016(02)
  • [5]转子—机匣系统振动特性的有限元分析方法研究[D]. 刘翠红. 沈阳航空航天大学, 2016(03)
  • [6]转子—支承系统动力学相似模型设计与碰摩故障再现方法研究[D]. 陈广凯. 东北大学, 2015(07)
  • [7]发电机气隙偏心与绕组短路复合故障的机电特性分析[D]. 何玉灵. 华北电力大学, 2012(10)
  • [8]故障转子弯曲及其弯—扭耦合振动特性的研究[D]. 袁清平. 江西理工大学, 2012(07)
  • [9]基于旋转软化的风力发电机叶片动力学研究[J]. 姚学诗. 动力工程学报, 2011(03)
  • [10]转子扭转-纵向耦合振动分析[J]. 姚学诗,郑春龙. 力学与实践, 2010(03)

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基于预应力法的转子扭转振动研究
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