单跨度转子柔性碰摩振动特性研究.pdf

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1、·12·单跨度转子柔性碰摩振动特性研究黎瑜春，刘永凯(华北电力大学能源动力与机械工程学院，北京1)摘要：本文给出了单跨度转子柔性碰摩数学模型并建立起柔性碰摩实验，利用实验对比了转子在无碰摩和有柔性碰摩下的动力学特性。通过实验分析发现在有无柔性碰摩下存在着许多不同的振动特性。发现了柔性碰摩除了提高转子的临界转速外，还能有效降低转子通过临界转速时的振动幅值；有效地抑制油膜涡动的形成和油膜振荡的发生，同时出现了较为明显的高频振动现象。关键词：转子柔性碰摩，临界转速油膜涡动油膜振荡中图分类号：THI13．2+2文献标

2、识码：A文章编号：1032—6886(2011)05—0012—03ResearchonFlexibleRubbingCharacteristicsofSin#eSpanRotorLIYuchun，LIUYongkaiAbstract：Themathematicalmodelofcoupledlateralandtorsionalvibrationswasgivenoutandtheflexiblerubbingwassetupinthispaper．Therearemanydifferentmovingch

3、aracteristicscanbefoundbycontrastingthemovingcharacteristicsofsinglespanrotorwhetherunderflexiblerobbingornot．Inthisexperiment，wecanfindthatthecriticalspeedboostedandtheamplitudedebasedwhentherotorthroughthecriticalspeedunderflexiblerubbing．IntheSalTletime．

4、flexiblerubbingrestrainstheoilwhirlshapedandoilwhipOC—cursedbuttheremorevibrationofhighfrequencyphenomenonhasbeenfound．Keywords：rotor；flexiblerubbing；criticalspeed；oilwhirl；oilwhip转速并降低了过临界时的振动幅值，并且有效地抑制了油0引言膜涡动的形成和油膜振荡的发生，出现了较为明显的高频在旋转机械中，特别是大型动力机械(如汽轮机，燃振

5、动现象。气轮机)中，为了满足高转速，高效率的需求，转子与定子1柔性碰摩引起的弯扭耦合振动数学模型之间的间隙越来越小，这导致了转子与定子的碰摩故障不断地发生，不断地碰摩导致巨大的转动能量向弹性变形积轴承的弯曲和扭转的耦合振动物理模型如图1所示聚，最后可能引起转子的突然断裂，从而引发灾难性的事的一个单跨度转子轴承系统，假设其是由一无质量的弹性故。近年来许多文献对高速旋转机械碰摩故障进行了轴承和一个质量为m，的偏心圆盘组成，并由刚性滑动轴有益的探讨。在这些文献中，较多采用Jeffcott转子模型，承支架支撑。方向和

6、l，方向分别表示水平方向和垂直用碰摩力方法或冲量定理方法描述碰摩过程，对其方向，z方向为轴向方向，O为定子形心位置，为转子形进行定性分析或数值模拟，以揭示碰摩引起的复杂振动，心位置，5为圆盘重心位置，转子初始偏心距为e，初始相但以往的研究主要是针对硬性碰摩，本文将从柔性碰摩研位为。c，6为动静间隙半径。分别用，和rl来表示轴在究转子的振动特性。柔性碰摩和硬性碰摩在本质上是有水平和垂直方向的振动量，圆盘的扭转振动量用(t)来很大的不同的。硬性碰摩时，尤其是在部分碰摩情况下动表示。为转过的角度，F为碰摩正压力，F

7、为切向摩擦静件间接触时由于反弹力的作用，碰摩后转子被弹开，因力。系统静止时，转子、定子形心存在一定的不对中量，其而是间歇性碰摩；而柔性碰摩由于碰件具有伸缩性，是连值为。续性碰摩。本文给出单跨度转子柔性碰摩数学模型并建立起柔性碰摩实验，利用实验对比转子在无碰摩和有柔性碰摩下的动力学特性。通过对实验数据分析，发现在有无柔性碰摩时有许多不同的振动特性。在柔性碰摩下，转子多了一图1转子模型及其坐标图2力学模型个支撑点同时增大系统的阻尼，提高了转子系统的临界·13旋转时，转定子的形心距离为：量；圆盘距左边轴承为260m

8、m，距右边轴承为190r=+(y。+60)(1)mm。在圆盘左侧分别布置两个HZ一8500系列电涡流由胡克定律得碰摩正压力F为：传感器测量x和Y方向上的振动；在左侧布置了一个电涡流传感器用于测量健位信号。Fx=Kl+rl(2)其中：一弹簧弹性系数；一转子静止时的弹簧伸缩量。碰摩点相对速度：=lcos0一Isin0+foRl(3)式中：一碰摩点相对速度；一碰摩点和转定子形心连线与Y方向的夹角；图3单圆