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Jeffcott转子汽流激振与非定常过程分析

作　者: 王亚秋
导　师: 陈予恕
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 平均法转子动力学非线性动力学转子-密封—轴承模型
分类号: O347.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 44次
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内容摘要

旋转机械是国家基础建设中应用最广泛的一种装备,在工业的各个重要领域发挥着无可替代的作用。随着科学技术的发展,汽轮机向高速、重载方向发展,在稳定性、载荷、可靠性和自动控制等方面提出了更高的要求。在旋转机械升速过程中,当柔性转子的转速超过转子的一阶临界频率时,非定常响应影响系统的稳定性。因此,启动过程的安全和稳定性分析,对大型旋转机械的安全运行很重要。本文在前人工作的基础上,通过对求解单自由度系统非定常近似解的方法研究,发展了求解带准循环坐标非定常解的方法,得到求解多自由度系统的非定常解的方法,分别推导了非线性动力系统共振情况的详细求解过程,并且将其应用于转子系统分析。鉴于转子-轴承系统在大型汽轮发电机组中所起的重要作用,有必要对其动力学行为,特别是其非线性动力学行为进行分析与研究。以往对转子-轴承系统非线性动力学行为的研究多用数值方法,难以得到所研究问题的解析解。本文应用求解多自由度系统的非定常解的方法,对转子系统进行求解分析,得到了近似解析解;通过数值计算结果,讨论了加速过程中非定常运动的特性。鉴于非线性油膜力在转子动力学重要地位,采用求解多自由度非定常解的方法,探讨和研究了带有非线性油膜力的转子系统,考虑到油膜力的强非线性,采用短轴承油膜力模型,应用Taylor展开原理将油膜力分成的线性部分和非线性部分,按照这种方法,分析转子—密封—轴承模型的非定常过程特性,得到第一次近似解表达式;并分析质量对幅值的影响和油膜力对幅值的影响。该方法得到的结果有益于优化系统的参数和旋转机械错误诊断。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-17
  1.1 课题背景  7-9
    1.1.1 课题来源  7
    1.1.2 课题研究的背景和意义  7-9
  1.2 国内外相关研究的历史与现状  9-15
    1.2.1 非线性动力学发展简介  9-11
    1.2.2 平均法的发展与研究现状  11-13
    1.2.3 求解非定常过程解析解的方法发展与研究现状  13
    1.2.4 转子非线性动力学研究现状  13-15
  1.3 本课题主要研究内容  15-17
第2章平均法和求非定常解的平均法  17-24
  2.1 单自由度的平均法  17-20
  2.2 求单自由度非定常解的平均法  20-23
  2.3 本章小结  23-24
第3章具有任意个准循环坐标的非定常解  24-35
  3.1 具有任意准循环坐标的多自由度系统  24-28
  3.2 正交性的证明  28-31
  3.3 共振情况的非定常解  31-34
  3.4 本章小结  34-35
第4章汽轮机转子汽流激振与非定常过程分析  35-48
  4.1 Muszynska模型  35-37
  4.2 转子模型  37-44
    4.2.1 转子动力学模型  38
    4.2.2 非线性项作Taylor展开  38-39
    4.2.3 对转子运动方程进行非定常分析  39-44
  4.3 数值计算与分析  44-47
  4.4 本章小结  47-48
第5章转子—密封—轴承系统的非定常过程分析  48-65
  5.1 转子—密封—轴承系统动力学模型  48-49
  5.2 油膜力模型  49-53
    5.2.1 无限短轴承油膜力模型  49-50
    5.2.2 静平衡位置分析  50-51
    5.2.3 求油膜力各项系数  51-53
  5.3 转子—密封—轴承系统非定常过程分析  53-62
  5.4 数值计算与分析  62-64
  5.5 本章小结  64-65
结论  65-67
参考文献  67-71
附录（1）  71-73
附录（2）  73-80
攻读学位期间发表的学术论文  80-82
致谢  82

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