转子—气体轴承系统振动特性的研究.pdf

《转子—气体轴承系统振动特性的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、转子—气体轴承系统振动特性的研究THESTUDYOFTHEVIBRATIONCHARACTERISTICSOFROTOR-GASBEARINGSYSTEM刘健2013年6月工学硕士学位论文转子—气体轴承系统振动特性的研究硕士研究生：刘健导师：姚玉峰副教授申请学位：工学硕士学科：机械电子工程所在单位：船舶与海洋学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ADissertationfortheDegreeofM.Eng.THESTUDYOFTHEVIBRATIONCHARACTERISTICSOF

2、ROTOR-GASBEARINGSYSTEMCandidate：LiujianSupervisor：AssociateProfessorYaoyufengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolOfNavalArchitectureAndOceanEngineeringDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Ins

3、titution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要静压气体轴承在速度较高的机械系统上有着非常广阔的应用。具有配合精度较高、不用考虑摩擦功耗、使用寿命长且内部清洁等诸多优点，而低承载力、小阻尼是导致气体轴承应用受限的主要原因。转子—气体轴承系统有着复杂的动力学特性，而动力学研究的核心是获得气体轴承的气膜力。本文首先采用Fluent软件对垂直供气气体轴承进行三维流场仿真，考虑转子的转速、偏心、供气孔数量、供气孔直径与供气角度等因素对气体轴承压力分布的影响

4、，得到不同转速和偏心下的气体轴承的气膜力。结果表明：对于本文研究的静压气体轴承，在数值计算中采用SST与层流模型相结合的计算方式可以得到较好的收敛结果；双排供气孔下，气体轴承流场稳定与压力分布均匀，可以得到较为稳定的工作环境。轴承的偏心率、转速、供气孔数量、供气方式、供气孔直径大小均对轴承的气膜力等特性产生较大影响，需综合考虑，合理设计。考虑垂直供气气体轴承气膜力，采用有限元法建立了该系统的转子动力学模型，采用QR分解法求解了气膜支撑下的转子系统的临界转速和振型；进而采用Newmark逐步积分法计算了转子

5、结点的不平衡响应，通过分析转子响应的时间历程图、频谱图、轴心轨迹图和幅频特性曲线，对比给出了垂直供气气体轴承—转子系统振动响应的特点。结果表明3支点转子—气体轴承系统对涡轮端的不平衡量比较敏感，是该转子动平衡的重点。搭建垂直供气气体轴承—转子系统实验台，对转子的模态固有频率进行了测试，数值仿真与试验结果对比证实转子系统弯曲临界转速基本吻合，并对具体的实验研究方案进行了分析，为以后深入的实验研究提供思路。研究结果对于气体轴承设计、垂直供气气体轴承—转子系统运行中的振动控制，动平衡、故障诊断等具有一定的借鉴意

6、义。关键词：气体轴承；转子系统；动力学特性；气膜力。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractConsideringthefrictionpower,longlifeandinternalcleaningandmanyotheradvantages,whilethelowcapacity,smalldampingisthemaincauseofthelimitedgasbearingapplication.Rotor-bearingsystemhasacomplexgasdynamics,whi

7、lethedynamicsofthecoreistogetthegasbearinggasfilmforce.ThisarticlefirsttoverticalgasusingFluentsoftwareforthree-dimensionalflowfieldofgasbearingsimulation,consideringthespeedoftherotor,eccentric,forthenumberofpores,porediameterandgaspointforotherfactorson

8、thedistributionofgasbearingpressure,getadifferentspeedandeccentricityofgasbearinggasfilmforce.Theresultsshowthat:Forthisstudyhydrostaticgasbearing,innumericalcalculationsusingSSTmodelwithacombinationoflaminarflowcal