高速柔性旋转圆盘的临界速度.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENGlNEER陈拥军10(1．上海熊猫机械(集团)有限公司，上海201706；2．上海上涵自动化科技有限公司，上海201706)摘要：基于经典盘理论，给出了考虑离心力及弯曲刚度影响条件下旋转圆盘的运动方程，获得了旋转圜盘的固有频率和临界速度。分析了不同参数对旋转圆盘特征频率及临界速度的影响。结果显示，数值结果与试验结果吻合，柔性圆盘的特征频率，前向行波频率及临界速度随着圆盘转速、固定半径和圆盘的厚度增大而增大，随着材料密度的增大减小。随圆盘转速增大，圆盘的后向行波频率减小。对于零节圆的振动模态，节

2、径数越大，其对应的前向行波频率随柔性圆盘转速增大的速度越显著，后向行波频率随柔性圆盘转速减小的速度越显著。关键词：旋转柔性圆盘；有限元方法i振动；固有频率，临界速度中图分类号：0326文献标志码：A文章编号：1002—2333(2017)01—0168—06CriticalSpeedsofaFlexibleHigh-speedRotatingCircularDiskCHENYongjanl2(1．ShanghaiPandaMachineGroup，Shanghai201706，China；2．ShanghaiSourperAut

3、omationTechnologyCo．，Ltd．，Shanghai201706，China)Abstract：Motionequationofaflexiblehigh—speedrotatingcirculardiskbasedontheclassicplatetheoryispresentedwiththeeffectofcentrifugalforceandbendingstiffness．Thenaturalfrequencyandcriticalspeedoftheflexiblespinningcirculardi

4、skareanalyzed．Theimpactofdifferentparametersonthenaturalfrequencyandcriticalspeedarestudied．Resultsshownthatthenaturalfrequencyobtainedbythefiniteelementmethodmatcheswellwithexperiment．Thenaturalfrequency，forwardfrequencyandcriticalspeedoftheflexiblespinningcirculard

5、iskincreasewiththeincreaseoftherotatingspeed，fixedradiusandthediskthickness．Andthenaturalfrequency，forwardfrequencyandcriticalspeedoftheflexiblespinningcirculardiskdecreasewithincreaseofthedensityofthedisk．Withtheincreaseoftherotatingspeed，thebackwardfrequencyofthefl

6、exiblespinningcirculardiskdecrease．Fortheeigenmodeswithzeronodalcircle，thehighernumberofthenodaldiameteris，thelargerthecorrespondingforwardfrequencyincreases，andthecorrespondingbackwardfrequencydecreaseswithincreasingthespinningspeed．Keywords：flexiblespinningcircular

7、disk；finiteelementmethod；vibration；naturalfrequency；criticalspeed0引言柔性旋转圆盘在工程中应用广泛，如计算机硬盘存储器、盘式制动装置。柔性旋转圆盘系统中最重要的动力学现象是由于稳态载荷激起的共振即在临界速度位置的共振，因此f临界速度是旋转圆盘系统设计者最关心的问题之一。轴对称静止圆盘，对于其非对称的一对振动模态，对应着一对相同的固有频率。当圆盘旋转时，相同的一对固有频率分解为前向行波和后向行波。圆盘临界速度定义为当后向行波速度和圆盘旋转速度相等时旋转圆盘的转速。通

8、常把旋转圆盘简化为包括了转动产生的平面应力作用的Kirchho“盘来计算盘的临界速度。Lambt·】首次发表了旋转柔性圆盘振动的研究成果，他们研究并推导出了考虑旋转产生的弯曲应力和平面应力联合作用下柔性圆盘的偏微分横向振动方程。随后southweil[2】研究了