整體齒輪增速式離心壓縮機動力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，整體齒輪增速式離心壓縮機在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展。與此同時，我國對這種型號的壓縮機需求量也很大，并廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、制藥等各個領(lǐng)域中。目前，雖然國內(nèi)能夠生產(chǎn)制造一些簡單型號的齒輪式壓縮機，但高端產(chǎn)品仍主要依靠進口。整體齒輪增速式離心壓縮機中的齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)是一個典型的耦合軸系，但國外一些大型壓縮機制造廠商在對整體齒輪增速式離心壓縮機進行設(shè)計時，將耦合軸系分離，分別對單根齒輪軸轉(zhuǎn)子進行設(shè)計。齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的動力學(xué)

2、特性更為復(fù)雜，會耦合出新的模態(tài)頻率、產(chǎn)生新的臨界轉(zhuǎn)速與振動峰值。對于該型號壓縮機動力學(xué)特性的研究，需要以齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)為研究對象，研究耦合軸系在升速、提升負荷兩個過程中的動力學(xué)特性。
　　因此，本文以某臺四軸六級整體齒輪增速式離心壓縮機為研究對象，建立了齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)有限元模型，并研究了耦合系統(tǒng)在20％-100％負荷功率范圍內(nèi)的以下三方面內(nèi)容:
　　(1)首先，計算耦合系統(tǒng)在柔性支撐下升速過程中的動力學(xué)特性。對耦

3、合系統(tǒng)進行模態(tài)分析時發(fā)現(xiàn)，模態(tài)頻率主要為單軸彎曲頻率、單軸彎扭耦合頻率、多軸彎扭耦合頻率。對耦合系統(tǒng)進行不平衡響應(yīng)分析時發(fā)現(xiàn)，軸承處出現(xiàn)了新的振動峰值，軸承處及葉輪處臨界轉(zhuǎn)速也發(fā)生了改變。
　　(2)其次，分析齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)在工作轉(zhuǎn)速下不斷提升負荷過程中的動力學(xué)特性。研究發(fā)現(xiàn)，隨著負荷不斷增大，耦合系統(tǒng)模態(tài)頻率隨之增大，低速軸、中速軸的彎曲扭轉(zhuǎn)耦合頻率與其各自激振頻率相交于75％負荷處。在80％負荷時，耦合系統(tǒng)不平衡響應(yīng)中的

4、低速軸、中速軸軸承處出現(xiàn)振動峰值，從理論上解釋了工廠中該型號壓縮機在提升負荷過程中出現(xiàn)臨界負荷的現(xiàn)象。隨著負荷增大，單軸彎曲模態(tài)頻率對應(yīng)的對數(shù)衰減率減小、單軸彎扭耦合頻率對應(yīng)的對數(shù)衰減率部分減小、部分增大，多軸彎扭耦合頻率對應(yīng)的對數(shù)衰減率增大。
　　(3)研究軸承參數(shù)對齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動力學(xué)特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，可傾瓦軸承瓦塊排布形式對耦合系統(tǒng)振動特性影響較大，LBP（瓦塊間載荷排布形式）要優(yōu)于LOP（瓦塊上載荷排布形式）。隨