外激励作用下不平衡转子系统弯扭耦合非线性振动特性研究.pdf

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1、第52卷第1期汽轮机技术VoI．52NO．12010年2月TURBINETECHN0L0GYFeb．2010外激励作用下不平衡转子系统弯扭耦合非线性振动特性研究贾九红，沈小要(1华东理工大学机械与动力工程学院，上海200237；2国家核电上海核工程研究设计院，上海200233)摘要：采用Lagrange方程考虑6个方向的自由度，推导了考虑弯扭耦合振动的转子系统运动方程。分析了两种不平衡的作用，即静不平衡和动不平衡，同时考虑了重力和陀螺效应的影响。当外激励力和外激励力矩作用在该系统上时，采用数值仿真研究了系统弯扭耦合的非线性振动特性，发现系统所具有的各种非线

2、性振动现象。对于建立比较完备的转子弯扭耦合振动模型和转子系统的故障诊断具有一定的意义。关键词：弯扭耦合；转子系统；不平衡；外激励；非线性振动分类号：TH113．1文献标识码：A文章编号：1001-5884(2010)ol-0045-04StudyonNonlinearDynamicsofCoupledTorsiona1．1atera1VibrationoftheUnbalancedRotorSystemwithExternalExcitationsJIAJiu—hong．SHENXiao-yap(1SchoolofMechanicalEngineering

3、，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China；2ShanghaiNuclearEngineeringDesignandResearchInstitute，Shanghai200233，China)Abstract：Thecoupledtorsional—lateralmodeloftherotorsystemissetupandgoverningequationsarederivedusingLagrangeapproachwithsixdegreesoffreedom．Tw

4、okindsofunbalancesincludingstaticunbalanceanddynamicunbalanceareimposedontherotorsystem．Thegyroscopicefectandthegravityareincluded．Whentheexternalforceandtheexternalmomentactonthesystem，numericalsimulationmethodisutilizedtoinvestigatethenonlineardynamicsofthecoupledtorsional—later

5、alvibrationoftheunbalancedrotorsystem，andmanynonlinearvibrationphenomenaarefound．Thisworkismeaningfulforsettingupacompletecoupledtorsional-lateralmodeloftherotorsystemandhelpfulforthediagnosisofrotorfaults．Keywords：torsional-lateralcoupling；rotorsystem；unbalance；excitation；nonline

6、arvibration度和1个扭转自由度。分析了两种转子不平衡的作用，即转0前言子静不平衡和转子动不平衡，同时考虑了重力和陀螺效应的影响。采用小角度假设，详细推导了这两种不平衡和重力由大型汽轮机组如超临界或超超临界汽轮机由于单机容于转子的平动与转动而导致的力和力矩。最终建立了在外量大，轴系加长、扭矩增大、截面相对减小，导致轴系刚度下激励力和激励扭矩作用下、考虑重力和陀螺效应的不平衡转降；再加上复杂的轴承基础支承和采用超I临界甚至是超超临子系统弯扭耦合振动的非线性方程。通过数值仿真得到了界参数的工质，使得诱发机组振动失稳的因素日益增多，机在外激励力和激励扭矩

7、作用下不平衡转子系统弯扭耦合非组轴系稳定性受到破坏的可能性大大增加。同时这些因素线性振动特性。使得轴系的扭转振动成为一个突出的问题，同时由于质量不平衡等激励而导致弯扭耦合振动，加重了对转子系统稳定性1系统模型和振动方程的影响。因此，研究转子系统弯扭耦合振动特性，能够更全面地认识机组振动现象，了解其振动规律，对机组的故障诊1．1系统模型断等都具有非常重要的作用。关于转子系统的弯扭耦合问单盘的Jeffcott转子示意图和相应的坐标系如图1所示。题，国内外已有一些文献在某一方面进行了研究。oxyz是固定的惯性坐标系，0是转轴无弯曲时圆盘的几本文应用Lagrang

8、e方程建立了转子弯扭耦合振动模型。何中心。O1Y。z是平动坐标系，