本文關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子動靜碰摩分析及其振動控制

  更多相關(guān)文章： 碰摩故障 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng) 電磁軸承 振動控制

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)化的進程,旋轉(zhuǎn)機械逐漸高速化、精密化、智能化,同時大型機械結(jié)構(gòu)越來越精密,轉(zhuǎn)子與靜子之間的間隙也越來越小,動靜部件之間碰摩的概率也逐漸升高。碰摩帶來的影響十分惡劣,輕則機械被磨損,重則停車檢修,給工廠帶來巨大的經(jīng)濟效益損失。因此如何在早期識別碰摩故障并消除碰摩對工業(yè)發(fā)展有重大意義。本文通過數(shù)值仿真、實驗研究等手段分析了碰摩過程中的現(xiàn)象,使用時域和頻域等在線監(jiān)測的方法提取故障特征。在基于電磁軸承的控制平臺上,采用PD控制和基于模型參考的振動控制方法來降低振動,使其小于轉(zhuǎn)靜子之間的間隙,從而消除碰摩。主要內(nèi)容如下： 1.建立以間隙、剛度、摩擦系數(shù)為變量的多項表達式來模擬碰摩力,通過Dyrobes軟件建立碰摩轉(zhuǎn)子有限元模型,仿真分析升速過程中和工況中的振動特征,研究了剛度、摩擦系數(shù)、轉(zhuǎn)速等因素對碰摩結(jié)果的影響。對碰摩轉(zhuǎn)子的一倍頻軸心軌跡進行正進動和反進動分解,根據(jù)正進動所占百分比來判斷碰摩對轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性的影響。在Bently小實驗臺上設(shè)計了三種碰摩方案,分析了碰摩剛度、摩擦系數(shù)、碰摩面面積、碰摩轉(zhuǎn)速等因素對碰摩結(jié)果的影響,結(jié)合軟件模擬仿真,驗證了不同碰摩因素對碰摩結(jié)果造成的影響。 2.為模擬現(xiàn)場碰摩故障,搭建了更接近實際的以油膜軸承支撐的大轉(zhuǎn)子-軸承實驗臺,通過不同的碰摩裝置模擬了轉(zhuǎn)子-密封碰摩,軸上物件(套筒)-轉(zhuǎn)子碰摩故障,最后將其碰摩現(xiàn)象與小實驗臺上的碰摩現(xiàn)象進行對比,比較大型旋轉(zhuǎn)機械和小型旋轉(zhuǎn)機械在碰摩故障時的不同表現(xiàn),為實際提供依據(jù)。 3.在基于電磁軸承的轉(zhuǎn)子實驗臺上,通過實驗對電磁力進行靜態(tài)標(biāo)定,得出電磁力-電流-間隙的關(guān)系,并建立了四個自由度的單平面轉(zhuǎn)子振動控制模型,采用PD算法來控制電磁軸承,附加額外的剛度阻尼,來達到減振的目的,并通過試取不同的比例系數(shù)和積分系數(shù),得到能使振動降低的最佳參數(shù)值。 4.建立BAR數(shù)學(xué)模型,在靠近電磁軸承的轉(zhuǎn)子表面的測點上,計算出系統(tǒng)的剛度、阻尼系數(shù)；并以微小的不平衡力為輸入,結(jié)合識別出來的系統(tǒng)參數(shù)建立參考模型,最終建立基于模型參考的振動控制結(jié)構(gòu),通過OR38在線監(jiān)測振動信號。實驗結(jié)果表明,這種控制算法能夠有效地抑制振動。
【關(guān)鍵詞】：碰摩故障 轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng) 電磁軸承 振動控制
【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】：2013
【分類號】：TH113
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-22
• 1.1 課題來源及研究目的16-17
• 1.1.1 課題來源16
• 1.1.2 課題研究的目的和意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-20
• 1.2.1 轉(zhuǎn)靜子碰摩故障的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 基于電磁軸承的轉(zhuǎn)子振動控制的國內(nèi)外研究19-20
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容20-21
• 1.4 本文創(chuàng)新點21-22
• 第二章 碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性理論分析22-36
• 2.1 引言22-24
• 2.2 碰摩轉(zhuǎn)子的非線性數(shù)值分析24-27
• 2.2.1 碰摩轉(zhuǎn)子的受力分析24-26
• 2.2.2 轉(zhuǎn)子軸心軌跡的分解26-27
• 2.3 碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)Dyrobes有限元模擬分析27-30
• 2.3.1 轉(zhuǎn)子軸承的有限元模型27-28
• 2.3.2 碰摩力的數(shù)值表達方式28-30
• 2.4 不同參數(shù)對碰摩結(jié)果的影響30-34
• 2.4.1 升速過程中的碰摩現(xiàn)象30-32
• 2.4.2 轉(zhuǎn)速、摩擦系數(shù)、剛度對碰摩結(jié)果的影響32-34
• 2.5 本章小結(jié)34-36
• 第三章 基于Bently小實驗臺的碰摩實驗研究36-56
• 3.1 引言36-37
• 3.2 基于Labview的數(shù)據(jù)采集和信號處理系統(tǒng)37-38
• 3.3 基于第一種實驗方案的不同碰摩剛度對碰摩影響的研究38-41
• 3.3.1 基于小實驗臺的變剛度碰摩方案設(shè)計38-39
• 3.3.2 變剛度碰摩實驗結(jié)果分析39-41
• 3.4 基于第二種實驗方案的不同摩擦系數(shù)和轉(zhuǎn)速對碰摩影響的研究41-51
• 3.4.1 第二種實驗方案的設(shè)計41-42
• 3.4.2 變摩擦系數(shù)的碰摩實驗結(jié)果分析42-49
• 3.4.3 變轉(zhuǎn)速的碰摩實驗結(jié)果分析49-51
• 3.5 基于第三種實驗方案的碰摩研究51-52
• 3.6 轉(zhuǎn)子碰摩時相位和轉(zhuǎn)速變化的實驗研究52-54
• 3.7 本章小結(jié)54-56
• 第四章 低速重載的大型轉(zhuǎn)子碰摩實驗研究56-70
• 4.1 引言56
• 4.2 基于ROMAC實驗臺的碰摩實驗研究56-61
• 4.2.1 ROMAC實驗臺碰摩實驗裝置設(shè)計56-58
• 4.2.2 ROMAC實驗臺碰摩實驗設(shè)計及實驗結(jié)果58-61
• 4.3 基于DSE中心轉(zhuǎn)子實驗臺的碰摩故障研究61-68
• 4.3.1 DSE中心碰摩實驗臺的搭建及碰摩裝置設(shè)計61-63
• 4.3.2 DSE中心碰摩實驗結(jié)果分析63-68
• 4.4 三種碰摩實驗臺的結(jié)果比較68-69
• 4.5 本章小結(jié)69-70
• 第五章 基于電磁軸承的轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)振動控制實驗研究70-92
• 5.1 引言70
• 5.2 電磁力作用裝置的工作原理及電磁力的線性化70-73
• 5.2.1 電磁軸承磁極的工作模式70-71
• 5.2.2 電磁力的作用原理71-73
• 5.3 電磁力的靜態(tài)標(biāo)定實驗73-75
• 5.4 基于電磁軸承的轉(zhuǎn)子振動控制實驗裝置75-77
• 5.5 基于BAR模型轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)參數(shù)識別的實驗研究77-82
• 5.5.1 轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的有限元模型77-79
• 5.5.2 基于BAR模型的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的參數(shù)識別79-82
• 5.6 基于PD算法的振動控制實驗研究82-88
• 5.6.1 PD控制模型的建立82-84
• 5.6.2 基于CCS操作平臺的控制算法的實現(xiàn)84-85
• 5.6.3 基于PD算法的振動控制實驗結(jié)果85-88
• 5.7 基于參考模型的振動控制實驗研究88-90
• 5.7.1 基于參考模型的振動控制策略88-89
• 5.7.2 基于參考模型的轉(zhuǎn)子振動控制實驗結(jié)果89-90
• 5.8 本章小結(jié)90-92
• 第六章 結(jié)論與展望92-94
• 6.1 論文主要工作總結(jié)92-93
• 6.2 展望93-94
• 參考文獻94-98
• 致謝98-100
• 研究成果和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文100-102
• 作者和導(dǎo)師簡介102-103
• 附件103-104

【參考文獻】

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本文編號：919503