裂紋轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、高轉(zhuǎn)速、大功率、柔性轉(zhuǎn)子是近年來(lái)高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的發(fā)展趨勢(shì)，它在提高性能的同時(shí)也使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)承載了更高的應(yīng)力，這對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造提出了更高的要求。然而即使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)經(jīng)過(guò)非常完善的設(shè)計(jì)開發(fā)，在某些部分也會(huì)引起局部的應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子裂紋的產(chǎn)生與擴(kuò)展。如果這些故障沒有及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故甚至?xí)a(chǎn)生災(zāi)難性的后果。因而研究裂紋轉(zhuǎn)子故障對(duì)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)意義重大。
　　本文主要基于有限元理論，建立了含斜裂紋、直裂紋和

2、半拋物線斜裂紋的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型，研究了在彈性支承和油膜支承下一個(gè)單跨雙盤轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)在不同裂紋參數(shù)下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。首先基于斷裂力學(xué)理論及Castingliano定理，分析推導(dǎo)了直裂紋、斜裂紋以及半拋物線斜裂紋柔度計(jì)算公式以及裂紋單元的有限元矩陣，并建立單跨雙盤轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)有限元方程。利用應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法來(lái)模擬裂紋的呼吸效應(yīng)，并在此基礎(chǔ)上跟文獻(xiàn)裂紋柔度進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，說(shuō)明本文裂紋推導(dǎo)的正確性。
　　其次，以文獻(xiàn)單盤Jeff

3、cott轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象，跟文獻(xiàn)不同裂紋開閉線下柔度曲線進(jìn)行了對(duì)比，并在定裂紋深度和不同裂紋深度下研究了直裂紋、斜裂紋和半拋物線斜裂紋的剛度特性變化規(guī)律。在剛性支承下研究了不同裂紋位置和不同裂紋深度下Jeffcott轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有特性變化規(guī)律，并在定轉(zhuǎn)速下研究了分別在偏心激勵(lì)和偏心和扭轉(zhuǎn)激勵(lì)作用下系統(tǒng)直裂紋、斜裂紋和半拋物線斜裂紋的響應(yīng)特性。
　　最后，分別研究了單跨雙盤直裂紋、斜裂紋和半拋物線斜裂紋轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，在彈性支撐下研究了兩