裂紋轉子彎-扭耦合振動建模及分析.pdf

1、旋轉機械是現(xiàn)代工業(yè)部門中使用最為廣泛的一類機械設備。隨著社會的發(fā)展需要,旋轉機械正朝著高速、重載、自動化及其功能多樣化的方向不斷發(fā)展,轉子系統(tǒng)作為旋轉機械的關鍵部件,經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題甚至會激發(fā)這類旋轉設備的各種故障,輕則影響工作效率,嚴重時造成經(jīng)濟損失甚至引發(fā)機毀人亡。這些事故引發(fā)的社會危害是不可估量的,因此對旋轉機械的可靠性研究就顯得及其重要了。
　　首先,本文轉子-軸承系統(tǒng)建模以經(jīng)典的Jeffcott裂紋轉子為研究對象,分析

2、了系統(tǒng)的受力和振動響應。本文研究存在橫向表面和斜向(傾斜角為450)裂紋轉子的彎-扭耦合振動建模,并對裂紋引發(fā)的轉子變剛度特性進行綜合分析。轉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子運動的六個方向的自由度。裂紋單元的剛度矩陣采用柔度系數(shù)法導出,而柔度系數(shù)則由應變能理論求得,在此基礎上,對一些影響裂紋轉子剛度變化的主要因素如裂紋深度,梁單元長度等進行了數(shù)值分析。
　　其次,分析了裂紋的

3、開閉機理和特性,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、扭轉振動以及彎扭耦合振動的動力響應。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)生變化的項不盡相同;斜向裂紋轉子模型中的Euler梁單元剛度矩陣沒有為零的系數(shù)項。并對裂紋轉子在不同梁單元模型不同裂紋形式下的柔度矩陣及剛度矩陣進行了分析對比。
　　最后,在轉子試驗臺上對具有橫向表面裂紋的轉子系統(tǒng)進行了非線性動力學特性的模擬