转子轴承系统临界转速计算分析

论文总字数：25021字

摘 要

设计转子轴承系统的一个很重要的内容就是对其临界转速进行分析。在转子动力学中，关于对临界转速的分析也占了很大的篇幅。了解与掌握转子轴承系统的临界转速具有很重要的意义。研究清楚转子轴承的临界转速，包括确定转子轴承系统的各阶临界转速，了解清楚影响临界转速的因素。这样我们可以在实际的生产生活中，将转子轴承的临界转速设计成远离其工作转速，这样可以使得机械转子在工作时更加安全。为了能够对转子的临界转速进行分析，我们必须要找到一种符合实际的计算方法。在这种实际的计算方法中，它的数学模型和边界条件要比较符合实际情况。

为了防止工程中的高速转子在工作中达到临界转速，尽可能在安全范围内工作，本文以有限元的方法对临界转速进行研究。本文依托于东南大学振动中心的旋转机械转子的实验台。使用有限元方法对实验转子进行临界转速计算，并将计算出的数值于实际实验中测量出的临界转速进行对比，验证程序是否正确。而最终的结果表明有限元法对转子临界转速的有计算准备性高，计算比较方便的特点，可以作为对其他转子轴承临界转速计算的依据。

关键词：临界转速；有限元法；共振

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论文作者签名：杨俊涛 日期：2108年5月31日

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论文作者签名：杨俊涛 导师签名：

日期：2018年5月31日

Abstract

Critical speed is an important property of rotor bearing. In rotor dynamics, the analysis of critical speed also occupies a large space. It is very important to study the critical speed of rotor bearing system. Study the critical speed of the rotor bearing so that we can determine the critical speed of the rotor bearing system at all stages and understand the factors that affect the critical speed. In this way, in actual production and life, the critical speed of rotor bearing can be designed to be far away from its working speed, so that the mechanical rotor can be safer in operation. In order to study the critical rotor speed, we must find a practical calculation method. In this practical calculation method, its mathematical model and boundary conditions should be more practical.

In order to prevent the high speed rotor from reaching the critical speed in the work, the critical speed is studied by finite element method. This paper is based on the test bench of rotating mechanical rotor in the vibration center of southeast university. The finite element method is used to calculate the critical speed of the experimental rotor, and the calculated value is compared with the measured critical speed in the actual experiment, so as to verify whether the program is correct. The final results show that the finite element method has the characteristics of high calculation readiness and convenience for the critical rotor speed, which can be used as the basis for the calculation of other rotor bearing critical speed.

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Key words: critical speed; finite element method; resonance

目 录

摘 要 1

Abstract 2

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2转子临界转速的研究现状 1

1.3本文的主要研究内容 2

第二章 转子临界转速的计算 3

2.1 有限元法 3

2.1.1模态分析理论分析 3

2.1.2有限元在转子临界转速计算与不平衡响应中的应用 4

2.2 传递矩阵法 8

2.2.1刚性支承情况下的临界转速和振型 9

2.2.2临界转速的Riccati传递矩阵解法 12

2.3临界转速计算方法的小结 15

第三章 实验台及实验过程的简单介绍 17

3.1实验台和实验器材介绍 17

3.11实验台的介绍 17

3.12实验设备介绍 18

3.2实验过程 19

3.3实验装置的优化 19

3.4 建模过程 20

3.3.1建模方式的选择 20

3.3.2 网格划分 22

3.3.3 轴瓦的模拟 22

3.5小结 23

第四章 计算实例和程序正确性验证 24

4.1用Prohl法计算实例的推导过程 24

4.2程序正确性的验证 26

4.3 实例的计算和结论以及结果分析 28

第五章 总结与展望 36

5.1总结 36

5.2 展望 37

参考文献 38

致 谢 39

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