裂紋轉(zhuǎn)子彎-扭耦合振動(dòng)建模及分析.pdf

1、旋轉(zhuǎn)機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)部門中使用最為廣泛的一類機(jī)械設(shè)備。隨著社會(huì)的發(fā)展需要,旋轉(zhuǎn)機(jī)械正朝著高速、重載、自動(dòng)化及其功能多樣化的方向不斷發(fā)展,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵部件,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種問題甚至?xí)ぐl(fā)這類旋轉(zhuǎn)設(shè)備的各種故障,輕則影響工作效率,嚴(yán)重時(shí)造成經(jīng)濟(jì)損失甚至引發(fā)機(jī)毀人亡。這些事故引發(fā)的社會(huì)危害是不可估量的,因此對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的可靠性研究就顯得及其重要了。
　　首先,本文轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)建模以經(jīng)典的Jeffcott裂紋轉(zhuǎn)子為研究對(duì)象,分析

2、了系統(tǒng)的受力和振動(dòng)響應(yīng)。本文研究存在橫向表面和斜向(傾斜角為450)裂紋轉(zhuǎn)子的彎-扭耦合振動(dòng)建模,并對(duì)裂紋引發(fā)的轉(zhuǎn)子變剛度特性進(jìn)行綜合分析。轉(zhuǎn)子建模采用歐拉梁和鐵木辛柯梁兩種單元模型,考慮了軸向力、截面剪力、彎矩以及扭矩作用下轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的六個(gè)方向的自由度。裂紋單元的剛度矩陣采用柔度系數(shù)法導(dǎo)出,而柔度系數(shù)則由應(yīng)變能理論求得,在此基礎(chǔ)上,對(duì)一些影響裂紋轉(zhuǎn)子剛度變化的主要因素如裂紋深度,梁?jiǎn)卧L(zhǎng)度等進(jìn)行了數(shù)值分析。
　　其次,分析了裂紋的

3、開閉機(jī)理和特性,在理論分析的前提下,用數(shù)值方法分析了呼吸裂紋的彎曲振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以及彎扭耦合振動(dòng)的動(dòng)力響應(yīng)。與橫向裂紋相比,斜裂紋在Euler和Timoshenko梁模型單元中,柔度矩陣系數(shù)發(fā)生變化的項(xiàng)不盡相同;斜向裂紋轉(zhuǎn)子模型中的Euler梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚊]有為零的系數(shù)項(xiàng)。并對(duì)裂紋轉(zhuǎn)子在不同梁?jiǎn)卧Ｐ筒煌鸭y形式下的柔度矩陣及剛度矩陣進(jìn)行了分析對(duì)比。
　　最后,在轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)具有橫向表面裂紋的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行了非線性動(dòng)力學(xué)特性的模擬