本文關(guān)鍵詞：組裝型整體齒輪增速離心式壓縮機(jī)動力學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：組裝型整體齒輪增速離心式壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力強(qiáng)和工作效率高的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于石化、空分、冶金和動力站等諸多領(lǐng)域。但是,由于其復(fù)雜的動力學(xué)特性,目前我國對于六級以上的壓縮機(jī)組還不能自主生產(chǎn),基本依賴進(jìn)口。組裝型整體齒輪增速離心式壓縮機(jī)是一個典型的齒輪轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng),表現(xiàn)出非常復(fù)雜的耦合特性：轉(zhuǎn)子與齒輪的耦合作用、轉(zhuǎn)子與軸承的耦合作用、轉(zhuǎn)子自身的彎扭耦合振動以及轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子的振動傳遞等。因此,傳統(tǒng)的單軸轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析已很難滿足設(shè)計準(zhǔn)則與工程需求,本文以一臺在役的三軸六級式離心壓縮機(jī)為研究對象,建立了完整的齒輪-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型,將齒輪動力學(xué)與轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論相結(jié)合,主要進(jìn)行了以下內(nèi)容的研究： (1)建立齒輪-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元模型：對剛性支撐下未耦合轉(zhuǎn)子進(jìn)行模態(tài)分析。然后考慮軸承剛度和阻尼的影響,進(jìn)行柔性支撐下未耦合轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)分析。研究耦合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的模態(tài)特征,對耦合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行不平衡響應(yīng)分析,與未耦合不平衡響應(yīng)曲線對比,發(fā)現(xiàn)臨界轉(zhuǎn)速和共振幅值都有所增大,并且由于振動傳遞的作用,軸系出現(xiàn)了新的臨界轉(zhuǎn)速。 (2)探究齒輪和軸承參數(shù)的改變對耦合軸系動力特性的影響：齒輪螺旋角在8°-30°之間變化時,耦合軸系固有頻率基本保持不變,穩(wěn)定性隨著螺旋角的增大出現(xiàn)波動,最穩(wěn)定值出現(xiàn)在15°；改變齒輪嚙合剛度數(shù)量級,耦合軸系固有頻率隨之增大,穩(wěn)定性隨之出現(xiàn)波動；對軸系在不同軸承支撐形式下進(jìn)行理論與仿真分析,揭示可傾瓦軸承抑制振動的本質(zhì)原因。模擬軸系選用不同螺旋角的振動情況,發(fā)現(xiàn)選取螺旋角為15°可以降低彎曲和軸向振動,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。 (3)開展葉輪模態(tài)的仿真分析和實(shí)驗(yàn)測試,闡述了葉輪頻譜分析的理論知識,并繪制了葉輪頻譜(SAFE)圖,研究了葉輪在葉片通過頻率和導(dǎo)葉通過頻率激勵下,共振的可能性以及失效的模式,為葉輪的可靠性研究提供了理論指導(dǎo)。并通過減少葉片的方法,對該葉輪進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,再次對優(yōu)化葉輪進(jìn)行頻譜(SAFE)分析,得出優(yōu)化葉輪可以穩(wěn)定運(yùn)行的結(jié)論。 本文建立了耦合轉(zhuǎn)子有限元模型,分別進(jìn)行了未耦合與耦合軸系的動力特性分析,對比計算結(jié)果探究耦合軸系的動力學(xué)特征。研究系統(tǒng)參數(shù)對耦合軸系動力特性影響,尋找多軸壓縮機(jī)最優(yōu)系統(tǒng)參數(shù)。開展葉輪模態(tài)的仿真分析與實(shí)驗(yàn)測試,并對葉輪進(jìn)行頻譜分析,為葉輪的可靠性研究提供理論指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：整體齒輪增速式離心壓縮機(jī) 耦合軸系 模態(tài)分析 不平衡響應(yīng)分析 葉輪頻譜圖
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH452
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-25
• 1.1 課題來源及研究背景13-14
• 1.1.1 課題來源13
• 1.1.2 研究背景及意義13-14
• 1.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)與齒輪動力學(xué)發(fā)展歷程14-19
• 1.2.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)研究進(jìn)展14-16
• 1.2.2 齒輪動力學(xué)研究進(jìn)程16-17
• 1.2.3 齒輪-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展17-19
• 1.3 葉輪振動特性分析概述19-23
• 1.4 本文主要工作23-25
• 第二章 齒輪-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)及有限元模型25-43
• 2.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)理論25-28
• 2.1.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)運(yùn)動微分方程25-26
• 2.1.2 無阻尼系統(tǒng)模態(tài)分析26-27
• 2.1.3 含阻尼系統(tǒng)模態(tài)分析27
• 2.1.4 強(qiáng)迫響應(yīng)計算27-28
• 2.2 軸承動力學(xué)28-30
• 2.3 齒輪動力學(xué)30-38
• 2.3.1 幾何模型與加載條件31-33
• 2.3.2 齒輪嚙合坐標(biāo)系33-34
• 2.3.3 位移法34-37
• 2.3.4 力和力矩的節(jié)點(diǎn)方程37
• 2.3.5 影響系數(shù)法37-38
• 2.4 動力學(xué)建模的基本原則38-39
• 2.5 單元分析39-42
• 2.5.1 軸單元的質(zhì)量矩陣39-41
• 2.5.2 軸單元陀螺矩陣41
• 2.5.3 慣性單元質(zhì)量矩陣與陀螺矩陣41-42
• 2.6 齒輪-軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實(shí)體結(jié)構(gòu)與有限元單元42
• 2.7 本章小結(jié)42-43
• 第三章 組裝型整體齒輪增速離心式壓縮機(jī)動力特性分析43-69
• 3.1 壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型43-48
• 3.1.1 轉(zhuǎn)軸有限元模型43-47
• 3.1.2 葉輪和齒輪參數(shù)47
• 3.1.3 軸承參數(shù)47-48
• 3.2 剛性支撐下單軸模態(tài)分析48-51
• 3.3 柔性支撐下單軸動力特性分析51-57
• 3.4 負(fù)荷對單軸轉(zhuǎn)子動力特性影響57-58
• 3.5 耦合軸系動力特性分析58-67
• 3.5.1 耦合軸系模態(tài)分析60-62
• 3.5.2 耦合軸系不平衡響應(yīng)分析62-67
• 3.6 本章小結(jié)67-69
• 第四章 系統(tǒng)參數(shù)對耦合軸系動力學(xué)特性影響69-87
• 4.1 螺旋角對耦合軸系穩(wěn)定性影響69-74
• 4.2 嚙合剛度對耦合軸系穩(wěn)定性影響74-75
• 4.3 不同支撐系統(tǒng)對耦合軸系振動特性影響75-80
• 4.4 直齒輪與斜齒輪分析80-82
• 4.5 負(fù)荷對耦合軸系動力特性影響82-84
• 4.6 本章小結(jié)84-87
• 第五章 葉輪振動特性分析87-101
• 5.1 引言87
• 5.2 葉輪模態(tài)的數(shù)值計算與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證87-91
• 5.2.1 葉輪幾何模型87-88
• 5.2.2 葉輪模態(tài)仿真計算88-89
• 5.2.3 葉輪模態(tài)實(shí)驗(yàn)測試89-90
• 5.2.4 葉輪仿真與實(shí)驗(yàn)對比90-91
• 5.3 葉輪靜模態(tài)與動模態(tài)分析91-92
• 5.4 葉輪頻譜圖分析92-97
• 5.4.1 葉輪頻譜(SAFE)圖理論知識92-94
• 5.4.2 葉輪頻譜(SAFE)圖繪制方法94
• 5.4.3 葉輪頻譜(SAFE)圖分析94-97
• 5.5 葉輪優(yōu)化設(shè)計97-98
• 5.6 葉輪強(qiáng)度分析98-100
• 5.7 本章小結(jié)100-101
• 第六章 結(jié)論與展望101-103
• 6.1 結(jié)論101-102
• 6.2 展望102-103
• 參考文獻(xiàn)103-107
• 致謝107-109
• 研究成果及發(fā)表學(xué)術(shù)論文109-111
• 作者與導(dǎo)師簡介111-112
• 附件112-113

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：組裝型整體齒輪增速離心式壓縮機(jī)動力學(xué)特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：321438