第四章轉(zhuǎn)子振動

第四章轉(zhuǎn)子振動第一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五旋轉(zhuǎn)葉輪模態(tài)分析密度：7000kg/m3彈性模量：2.0×105MN/m2泊松比：0.25轉(zhuǎn)速：1200r/min結(jié)構(gòu)尺寸如下：第二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五一階振動階型第三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二階振動階型第四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二階振動階型第五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五二階振動階型第六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三階振動階型第七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三階振動階型第八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五

1600.222600.223653.484812.895812.8961629.971629.981650.692936.9102936.9輪系振動的自振頻率隨節(jié)點(diǎn)直徑的增加而加大。第九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)輪系振動葉輪—葉片系統(tǒng)的具有節(jié)點(diǎn)直徑的振動，簡稱為輪系振動

第十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五一類周期性結(jié)構(gòu)的振動分析哈爾濱工業(yè)大學(xué)總體研究室黃文虎哈爾濱電站設(shè)備成套設(shè)計研究所鄧連超趙王昌哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報，１９７９周期性結(jié)構(gòu)的振動—渦輪機(jī)末級葉輪上整圈連接長葉片組的振動。利用傳遞矩陣法給出了這種閉合的周期性結(jié)構(gòu)自由振動的計算程序。還探討了葉片組在周期性激振力作用下的受迫振動,分析了激起共振的條件,并提出了葉片設(shè)計的“三重點(diǎn)”調(diào)頻準(zhǔn)則。第十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五三重點(diǎn)共振條件就是：（１）葉片組的節(jié)徑數(shù)為ｍ的振型的自然頻率ωｍ等于激振力第ｋ階諧波的頻率ｋω，即ωｍ＝ｋω（２）節(jié)徑數(shù)ｍ等于諧波數(shù)ｋ，即ｍ＝ｋ第十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五大型離心壓縮機(jī)閉式葉輪動力特性分析大連理工大學(xué)學(xué)報２０１２年５月驗證了三重點(diǎn)共振條件有效性的同時，指出了其局限性，需要進(jìn)一步研究閉式葉輪這類循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的共振機(jī)理，以完善三重點(diǎn)共振條件．對于葉輪葉片強(qiáng)迫響應(yīng)問題，傳統(tǒng)的分析方法是用坎貝爾圖來預(yù)測葉輪機(jī)的強(qiáng)迫共振轉(zhuǎn)速．第十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五輪系振動的自振頻率隨節(jié)點(diǎn)直徑的增加而加大。當(dāng)節(jié)點(diǎn)直徑數(shù)不斷增大時，輪系的自振頻率將趨向于葉片一階軸向振動的自振頻率。第十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第二節(jié)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速第十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五一、單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速第二十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的計算方法能量法工廠常用的、計算單跨轉(zhuǎn)子一階臨界轉(zhuǎn)速的方法。能量法的原則是：在振動周期內(nèi)轉(zhuǎn)子的最大位能和最大動能相等。根據(jù)這一條件來確定自振圓頻率，從而可以求出轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。第二十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五實(shí)踐證明，對于兩端支承的轉(zhuǎn)子，如果用靜載荷（重力）作用下的靜撓度曲線作為轉(zhuǎn)子橫向振動時的最大撓度曲線，可以得到相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果。第二十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五初參數(shù)法計算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速在計算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速時，除了計算一階的，還要計算二階的，甚至更高階次的臨界轉(zhuǎn)速；除了考慮單個轉(zhuǎn)子，還要考慮若干個轉(zhuǎn)子串聯(lián)組成的軸系的臨界轉(zhuǎn)速。還要考慮各種因素對臨界轉(zhuǎn)速的影響。用能量法來計算就不能滿足工程上的需要了。目前我國廣泛采用的是初參數(shù)法（Prohl法）。

第二十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)子主振型曲線的絕對數(shù)值大小是求不出來的，只能求出各點(diǎn)振幅的相對值，或者主振型函數(shù)。

第二十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五影響臨界轉(zhuǎn)速的因素1、轉(zhuǎn)子溫度沿軸向變化

引起彈性模量變化2、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式

整鍛轉(zhuǎn)子：輪盤與軸為一體，影響軸的慣性矩，考慮對軸剛度的影響。與輪盤的厚度及輪盤間的距離有關(guān)。影響較小，考慮后計算提高2-4%。第二十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五套裝轉(zhuǎn)子：對軸剛度的影響與輪轂的寬度、外徑、內(nèi)徑及輪盤與軸之間的過盈值有關(guān)。考慮葉輪對軸的剛度的影響后，輪轂寬度不大的中壓轉(zhuǎn)子，計算值提高約10%；輪轂較寬的低壓轉(zhuǎn)子提高可達(dá)25%。第二十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五3、軸系的臨界轉(zhuǎn)速和聯(lián)軸器的影響軸系臨界轉(zhuǎn)速比單個升高聯(lián)軸器增加了轉(zhuǎn)子的約束，提高了剛性。剛性聯(lián)軸器連接：計算時忽略聯(lián)軸器彈性半撓性（波形聯(lián)軸器）：考慮剛性，采用柔度系數(shù)。齒式聯(lián)軸器：考慮剛性時，簡化為鉸鏈連接。第二十九頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)組臨界轉(zhuǎn)速一個高壓，一個中壓，兩個低壓轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子第三十頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五4、支撐彈性的影響小型轉(zhuǎn)子軸承可以按剛性處理。大型轉(zhuǎn)子按彈性支撐，實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速低。軸承座的動剛度系數(shù)，油膜的剛度系數(shù)隨轉(zhuǎn)速下降臨界轉(zhuǎn)速的階次越高，支撐影響越大。第三十一頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五5、葉輪回轉(zhuǎn)力矩的影響轉(zhuǎn)子彎曲，形成弓形轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子以工作轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，還以一定角速度繞轉(zhuǎn)子軸承中心聯(lián)線作弓形回轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象叫進(jìn)動。轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心常常引起正進(jìn)動。葉輪給軸作用力矩，為回轉(zhuǎn)力矩。轉(zhuǎn)速較高，葉輪尺寸較大，葉輪不再兩端支撐中間對稱位置，葉輪在懸臂端，回轉(zhuǎn)力矩較大，對臨界轉(zhuǎn)速影響大?？紤]回轉(zhuǎn)力矩，轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速與橫向自振頻率不同。第三十二頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的校核標(biāo)準(zhǔn)1、盡可能避開共振；固定轉(zhuǎn)速運(yùn)行透平：ncr>(1.2-1.25)n;1.4ncr1<n<0.7ncr2電力部門：固定發(fā)電用汽輪機(jī)—避開15%2、轉(zhuǎn)子進(jìn)行精確的平衡。第三十三頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五引起轉(zhuǎn)子振動的因素轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡：原始質(zhì)量不平衡，轉(zhuǎn)動部件脫落和松動，轉(zhuǎn)子熱彎曲；油膜渦動、油膜振蕩：滑動軸承的次同步振動。汽流激振：葉頂間隙激振力，密封流體力，部分進(jìn)汽形成的靜態(tài)蒸汽力。軸系不對中：聯(lián)軸器不對中，軸承中心標(biāo)高偏差，轉(zhuǎn)子靜子不同心轉(zhuǎn)子發(fā)生裂紋第三十四頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)速為2100r/min時二維頻譜圖第三十五頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五轉(zhuǎn)速為1500r/min時二維頻譜圖

第三十六頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共四十頁，編輯于2023年，星期五磁帶記錄儀頻譜分析儀打印機(jī)存儲設(shè)備繪圖儀測量電路基頻檢測儀記錄儀數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)汽輪機(jī)齒輪增速箱壓縮機(jī)渦流傳感器