文摘

针对高级复苏气体涡轮单元(TRT)双转子和扩展磁盘结束的支持,理论和实验分析了圆柱轴承和four-lobe轴承振动的影响泰爱泰党转子系统进行。结果表明,转子由圆柱轴承的振动比这更稳定支持four-lobe在驱动端轴承(DE)和nondriving (NDE)结束。转子的振幅增加支持这两种类型的轴承在濒死经历随着速度的增加,而德的振幅保持不变。与理论分析的结果相比,实际测试结果更符合理论进行了响应分析应用不平衡质量的扩展磁盘。本文提出了一种分析方法的关键特征的双转子系统支持扩展磁盘结束,为处理振动故障提供参考价值的双转子系统支持扩展磁盘。

1。介绍

在旋转机械转子系统的振动问题是工程中的一个重要的安全问题。随着工业的发展,越来越多的复杂的转子结构和更高的操作参数(高转速、大流量、操作压力高,等等)将带来更多的挑战为转子系统的振动问题。自Jeffcott现象发现,转子会自动中心在1919年超过了临界状态后奠定了基础理论的旋转机械操作在高转速1),振动问题的研究不断发展和成熟。转子系统的动态特性的研究2,3),动平衡技术4),和振动控制5)也参与了振动问题得到持续改进和发展的建模、计算方法、技术,等等。除了研究转子结构,bearing-based转子动力学的研究也是研究的主要领域。不同的结构参数的影响6),操作参数(7),和石油参数(8]上的轴承转子的振动特性是明显的,和这个研究提供了依据当前振动的分析和处理问题。尽管相关理论趋于成熟和有特定研究[6]关于轴承的影响支持轴动态特性的特点,不同类型的轴承的影响转子的振动特性还不是很清楚。相关研究很少是由于一些条件的限制。

摘要双支撑转子的动态特性与扩展磁盘结束前气体恢复涡轮单元(TRT)进行了分析和测试研究轴承转子的振动特性的影响。

2。转子系统动力学模型的理论基础

泰爱泰党分析转子系统动力学模型是一样的经典多片转子系统的有限元分析方法。通过分析轴盘的轴部分,轴承位置,建立了节点力和节点位移之间的关系,结合每个单元的运动方程。最后,系统的运动微分方程和节点位移作为广义坐标。因此将问题转化为有限自由度的转子振动问题,转子的临界转速可以通过求解一组线性代数方程(9]。

转子系统节点由 轴段,转子系统的运动方程可以通过整合每个阀瓣和轴段的运动方程。它可以写成 整体质量矩阵在哪里 ,旋转矩阵 ,和刚度矩阵都是2N×2N阶对称矩阵。和系统的位移向量。和是相应的广义的力量。

泰爱泰党是一个典型的双重支持延长光盘的叶轮转子系统和中心都位于这两个轴承之间,自由端装有一个齿轮转动转子在启动盘。转子模型如图1。本文使用商业软件DyRoBes建立泰爱泰党转子动力学模型,框架等结构组成,转速计盘和齿轮板的等效刚度轴代替。至于叶片,取而代之的是更多的质量,因为它的轴上均匀分布。

3所示。泰爱泰党转子-轴承系统的动力学的理论分析

3.1。Four-Lobe Bearing-Rotor动力学

工作速度的泰爱泰党3000 r·分钟⁻¹和原来的轴承是four-lobe轴承。轴承的结构参数和操作参数如表所示1。

特征值分析的结果four-lobe bearing-rotor系统如图2。从图可以看出2,中间的反应和扩展(自由端)的转子大于其他职位。根据规则的典型振动模式的双转子系统的支持API617和工程经验,这就够了不平衡响应分析是应用于扩张器的中间位置。然而,有必要应用不平衡质量悬臂端响应分析。结果如图3(一个)和3 (b)。

波德图的两个轴承的转子可以获得14.93公斤·mm的运用不平衡转子如图3(一个)。从图可以看出,水平和垂直DE(驱动端)的临界转速3420 r·分钟⁻¹和3300 r·分钟⁻¹分别的濒死经历(nondriving结束)3420 r·分钟⁻¹和3300 r·分钟⁻¹分别和回避率是11%以上,以满足设计要求。在水平方向有一个振动峰值3000 r·分钟⁻¹伴随着工作速度。

波德图的两个轴承的转子可以获得14.93公斤·mm的运用不平衡悬臂转子如图3 (b)。从图可以看出,水平和垂直的临界转速DE-bearing和NDE-bearing four-lobe bearing-rotor系统3000 r·分钟⁻¹和4500 r·分钟⁻¹,分别。

3.2。圆柱形Bearing-Rotor动力学

后系统的各种结构和参数分析斜垫轴承,椭圆轴承,圆柱轴颈轴承,它可以发现转子系统的响应特性由圆柱轴承是最好的。圆柱轴承的结构参数如表所示2。结果可以通过应用特征值分析和转子系统不平衡响应分析圆柱轴承支持的数据所示4和5,分别。从图可以看出4一阶模态显示了一阶弯曲振动,和二阶模式是锥形的。同样,与不平衡响应分析大规模应用在中间和延长转子进行,分别。从图可以看出5(一个),水平和垂直DE-bearing的临界转速3420 r·分钟⁻¹和3300 r·分钟⁻¹分别;NDE-bearings 3420 r·分钟⁻¹和3300 r·分钟⁻¹分别;避免率是16%以上,以满足设计要求。从图5 (b)可以看到,它的水平和垂直临界转速DE-bearing 4000 r·分钟⁻¹这是NDE-bearings一样。圆柱轴承,加速度的过程是稳定的,没有振动峰值附近现有工作速度和放大倍数小,使转子系统由圆柱轴承的特点更好。

4所示。试验研究不同轴承对转子振动的影响

4.1。试验装置

本文的测试是一个真正的能量回收透平装置,它是由表中进行试验的3200千瓦电机驱动。通过变速流体耦合和变速箱,动力传输到泰爱泰党设备实现的控制速度和力量。每个设备包括泰爱泰党、齿轮箱和电机进行轴瓦温度监控和轴振动监测。同时,润滑油的进口和出口温度测试和这些监控数据反馈到控制平台通过转换成电信号。具体的测试系统不再是详细的。本文的测试对象是泰爱泰党支持的单位和转子的振动four-lobe轴承和圆柱轴承分别测试。轴承的温度和润滑油的温度在进口和出口处标不会提出。轴承温度试验装置和振动和速度探头的安装图所示6;物理两种轴承的照片如图所示7;轴承的参数如表所示1和2。

4.2。振动试验的结果

four-lobe轴承和圆柱轴承的振动测试,分别加速的情况下,操作,和关闭。测试结果如图8- - - - - -10。图8显示了转子的振动趋势由four-lobe轴承、人物9显示了转子的振动趋势由圆柱轴承、和图10显示了这两种轴承的比较操作以同样的速度。

从图可以看出8转子的振动在DE four-lobe轴承支持的是稳定的。振幅保持约为13μm,但有一个振动在2660 r·分钟灾难⁻¹。然而濒死经历的振幅增加随着速度的增加,达到最大值近30μm 3000 r·分钟⁻¹。除此之外,有一个振动峰值的速度2240 r·分钟⁻¹。

至于圆柱轴承,从图可以看出9的振动趋势DE-bearing是稳定的,和振幅保持在10μm。然而振幅DE增加随着速度的增加,达到最大近30μm 3000 r·分钟⁻¹。与four-lobe轴承相比,没有转子由圆柱轴承的振动灾难加速和减速的过程。

从图10可以看出,转子由圆柱轴承的振动特性比four-lobe在驱动端轴承(DE)和nondriving (NDE)结束。振幅在圆形轴承支持的濒死经历是10.5μ米低于four-lobe轴承支持的以同样的速度,而振幅小于8μm。

4.3。分析测试结果

转子的振动特性支持的圆柱轴承比four-lobe轴承。振幅濒死经历的转子由这两种类型的轴承增加随着速度的增加,当振幅保持不变。与理论分析进行比较,可以发现,实际测试结果的双重支持扩展盘转子系统更符合理论分析进行应用扩展端不平衡。除此之外,有一个振动的灾难four-lobe bearing-rotor系统濒死经历当速度达到2240 r·分钟⁻¹。它应该引起的低频涡流(大约一半的临界转速4500 r·分钟⁻¹),而振动测试结果的灾难2 #探针在德当速度是2660 r·分钟⁻¹主要是由外部环境的影响造成的。

转子轴承影响的关键特征。双重支持bearing-rotor系统扩展,如果应用后悬臂端严重的振动特征值分析,有必要进行的不平衡响应分析悬臂端和动态平衡治疗即使单位扩张器和转子粗短。

在3000 r·分钟的工作速度⁻¹,振幅在濒死经历大约是20μ比德价值,这表明有残余不平衡齿轮盘濒死经历。

5。结论

(1)本文研究的影响圆柱轴承和four-lobe轴承转子系统的振动相结合理论分析和实验分析。结果表明,不同的轴承类型有影响转子系统的关键特征,圆柱轴承和转子的振动支持比four-lobe轴承更稳定。测试结果与理论分析吻合较好,。(2)双重支持bearing-rotor系统扩展,如果应用后悬臂端严重的振动特征值分析,悬臂端不平衡响应分析和动态平衡治疗是必要的行为。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是由中国国家自然科学基金(没有。11372234)和自然科学基金重点项目的西安交通大学(没有。zrzd2017025)。