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面向动平衡对象的柔性转子谐响应分析_10

发表于:2019-07-03 10:29 作者:新闻小编 来源:新闻小编

近年来,随着旋转机械转速的不断提高,对于柔性转子的结构动力学特性分析已经必不可少。因此利用ANSYS10.0软件对一柔性转子模型(如图1所示)进行静力分析,模态分析及谐响应分析,为柔性转子的现场动平衡研究提供理论依据。

以柔性转子为研究对象,利用有限元ANSYS10.0软件,建立柔性转子的模型并对其进行静力分析、模态分析和谐响应分析。通过3种分析得出转子约束处的受力与某节点处位移的关系和转子的各阶固有频率以及转子在不同的简谐激振力下产生的位移随频率变化的关系曲线。验证了柔性转子动平衡的基础理论,为柔性转子的现场动平衡研究提供理论依据。

  通过3种分析研究了转子在静力作用下,约束处的受力与某节点处位移的关系,模态分析得出了柔性转子模型的前四阶固有频率值。静力分析与模态分析得出的结论为谐响应分析做准备。由于在转子单盘加谐振力主要产生一阶振型,在转子双盘对称加谐振力偶主要产生二阶振型,而此处通过谐响应分析得出转子在不同的简谐激振力下,某节点处位移随频率变化关系的曲线,得出转子在产生一阶振型的同时也产生了三阶振型;产生二阶振型的同时也产生了四阶振型。由于在一般情况下,转速达不到转子的三阶及三阶以上共振频率所对应的转速,因此如果转子在刚性状态已经达到平衡,那么转子呈柔性状态时,平衡转子一阶振动的同时也平衡了转子的三阶振动;平衡转子二阶振动的同时也平衡了转子的四阶振动。

  此外,在转子左侧加简谐激振力,在某些高频下,简谐激振力对右侧节点位移产生的影响大于对左侧节点位移产生的影响。此现象也在谐响应分析中得以验证。

  1、柔性转子的静力分析

  首先对转子模型进行静力分析。在转子的中间盘上分别加不同大小的静力,观察转子左侧约束处(如图2所示)一周所受的支反力。

  在转子上距离约束处很近的点(0,20,1090)处找到一个相近节点,再读出这一节点的位移(转子左侧约束处一圈的受力与节点位移的关系如表1所示)。发现在中间盘上加不同静力时,节点处的位移与约束处的支反力成线性关系,因此在实际测量时可用读节点处的位移代替读约束处的支反力(为谐响应分析读取节点位移随频率变化的关系曲线做准备)。

  2、柔性转子的模态分析

  对柔性转子的模型进行模态分析,通过分析得到了转子前四阶的固有频率值分别为:33 2Hz,126 3Hz,2614Hz和413 0Hz。通过计算仿真数据为下步谐响应分析以及现场试验提供了参考和理论依据,验证了转子的动力学特性,为转子动平衡理论打下基础。

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