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高速管式离心机转子动力学特性研究

作　者: 何斌辉
导　师: 王兆伍
学　校: 南京林业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 高速离心机 转子 动力学特性 稳定性 碰摩
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本课题在论述离心机的及离心机转子的相关背景知识,转子动力学的研究内容、发展历程以及我国的转子动力学研究的发展的基础上,结合数值分析以及科学计算软件等工具,研究了高速离心机转子系统的动力学特性、稳定性以及启动中的碰摩现象。利用UG与ANSYS建立了离心机转子系统有限元模型,完成强度的校核与应力应变分析,找出转子系统的薄弱环节,为离心机转子系统的设计提供指导。从基础力学理论入手建立了转子系统动力学特性方程,利用有限元工具ANSYS完成了包括自由状态以及实际装配后的工作状态的转子动力学特性分析。在此基础上完成转子系统的临界转速分析。探讨了高速离心机转子系统的稳定性问题。通过建立高速离心机转子系统中旋转流体和转子系统模型,确定主要影响因素和判别方法,最后给出提高高速离心机转子系统稳定性的主要途径。研究了高速离心机转子在启动阶段的碰摩现象,分析转子发生碰摩的主要原因、碰摩问题研究现状以及主要研究模型,通过建立离心机转鼓的运动微分方程,借助科学计算分析软件MATLAB,利用M语言编写碰摩的仿真程序,完成了高速离心机转子的碰摩仿真分析。改变挠性轴的结构尺寸,然后进行实验,从实验数据和图表方面加以对比验证。

全文目录


致谢  3-4
摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-18
  1.1 离心机的工作原理与发展  8-9
    1.1.1 离心机的工作原理  8
    1.1.2 离心机的发展  8
    1.1.3 离心机的性能指标及选用  8-9
  1.2 离心机的分离过程及分离因素  9-10
    1.2.1 离心机的分离过程  9-10
    1.2.2 离心机的分离因素  10
  1.3 离心机及其转子的分类  10-13
    1.3.1 离心机的分类  10-11
    1.3.2 离心机转子的分类、应用及特点  11-13
  1.4 GQ75型管式离心机的结构和主要参数  13-14
    1.4.1 GQ75管式离心机结构  13
    1.4.2 GQ75管式离心机主要参数  13-14
  1.5 离心机的国内外研究的现状  14-15
  1.6 管式离心机的研究现状  15-16
  1.7 论文的章节安排  16-17
  1.8 本章小结  17-18
2 高速离心机转子动力学特性研究  18-36
  2.1 转子动力学的一般原理  18-22
  2.2 离心机转子动力学的有限元算法  22
  2.3 有限元强度计算步骤与工具介绍  22-23
  2.4 高速离心机转子有限元模型的建立  23-26
    2.4.1 离心机转子系统物理模型的建立  23-24
    2.4.2 离心机转子系统有限元模型的建立  24-26
    2.4.3 载荷与边界条件的确定  26
  2.5 高速离心机转子系统的强度分析  26-30
    2.5.1 工作情况下离心机转子系统的应变  27-28
    2.5.2 工作情况下离心机转子系统的应力  28-30
  2.6 ANSYS转子动力学理论基础及功能  30-31
    2.6.1 转子动力学理论基础  30
    2.6.2 ANSYS转子动力学功能  30-31
  2.7 高速离心机转子系统的动力学实体模型  31
  2.8 高速离心机转子系统的动力学特性分析  31-35
    2.8.1 自由状态动力学特性  32-33
    2.8.2 实际装配状态动力学特性  33-34
    2.8.3 高速离心机转子系统的临界转速  34-35
  2.9 本章小结  35-36
3 高速离心机转子动力学稳定性研究  36-42
  3.1 转子动力学稳定性研究  36-37
    3.1.1 线性转子系统稳定性的理论分析  36-37
    3.1.2 线性转子系统稳定性的计算方法  37
  3.2 高速离心机转鼓中旋转流体和转子系统模型  37-39
  3.3 高速离心机转子系统稳定性分析  39-41
  3.4 本章小结  41-42
4 高速离心机转子碰摩问题研究  42-48
  4.1 碰摩现象概述  42-43
  4.2 高速离心机转子碰摩运动微分方程  43-44
  4.3 高速离心机转子碰摩特性分析  44-47
    4.3.1 MATLAB工具介绍  45-46
    4.3.2 高速离心机转子碰摩分析  46-47
  4.4 本章小结  47-48
5 实验及结构改进  48-54
  5.1 管式分离机振动信号的采集与数据分析  48-50
    5.1.1 实验设备介绍  48-50
    5.1.2 实验数据分析  50
  5.2 管式分离机轴心轨迹和位移的采集与数据分析  50-52
    5.2.1 实验设备介绍  50-51
    5.2.2 实验数据分析  51-52
  5.3 结构改进  52-53
  5.4 本章小结  53-54
6 小结与展望  54-55
  6.1 论文工作小结  54
  6.2 论文工作展望  54-55
参考文献  55-60
详细摘要  60-63

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械学（机械设计基础理论） > 机械动力学
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