外扭矩激励下非对称轴单盘转子系统稳定性与瞬态特性研究

外扭矩激励下非对称轴单盘转子系统稳定性与瞬态特性研究

作者:师大云端图书馆 时间:2018-01-25 分类:硕士论文 喜欢:1997
师大云端图书馆

【摘要】非对称轴转子系统在运行过程中由于刚度系数周期性变化而形成参数激励系统,使得其动力学行为特征更加复杂。系统正常运行时,作用于转子的扭矩激励相互之间达到平衡,从而使机组在允许范围内近乎以恒定的转速运转,然而在某些特殊工况或故障状态下,如大电网功率突然变化,使得作用于传动轴上的扭矩激励失去平衡,进而使机组的运行状态出现异常,此种状况的出现,不仅使转轴上的扭矩随时间变化,严重时机组的转速也会由于扭矩变化的影响而发生改变。进而产生两方面的问题:一方面转子自转角速度一定时,扭矩激励对系统稳定性造成的影响;另一方面为由于扭矩激励的作用使转子速度发生变化时系统的瞬态响应。相对等刚度转子系统来说,非对称轴转子系统的弯曲振动变形较大,单独分析不平衡扭矩激励对转子系统横向振动更有意义。本文采用Riccati传递矩阵法,从单个圆盘转子系统的运动方程推导至整个系统多圆盘的运动微分方程,建立了包含有外扭矩激励、自转角加速度非对称轴转子系统横向振动的无量纲运动微分方程,综合运用弗洛奎法及无限希尔方程对系统的矩阵特征值进行分析,讨论系统的稳定性。采用Runge-Kutta法对建立的数学模型进行数值仿真分析,研究结果表明随着非对称转子轴刚度差异的加大,系统的不稳定区域逐渐增大;增大系统的外阻尼能够减小不稳定区域,但是会耗费系统大量的能量;恒定驱动扭矩激励与制动扭矩激励都有可能使非对称转子-轴承系统出现失稳现象,但是对系统横振的频率影响很小;当扭矩激励为简谐扭矩激励时,其横向振动与圆盘摆振易激发出工频与外激励频率的组合频率,若激发的组合频率在共振范围内,易产生组合共振。另一方面截面各向异性系数是系统出现副临界现象的根本原因,在非对称刚度的基础上,重力参数不仅对系统的静挠度有影响,同时也会对系统的动挠度产生影响。非对称轴转子系统在匀加速过程中,受到简谐扭矩激励时,其横向振动位移会产生波浪式喘振,喘振出现的频率与外界激励频率有关。最后用转子试验台施加相应的外扭矩激励对非对称转子系统各种状态的稳定性及瞬态响应规律进行验证。
【作者】苏飞;
【导师】孙虎儿;
【作者基本信息】中北大学,机械制造及其自动化,2014,硕士
【关键词】扭矩激励;非对称轴;稳定性;分岔;瞬态响应;

【参考文献】
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