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柔性转子动平衡及转子动力特性的研究

作　者: 章璟璇
导　师: 罗贵火
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 柔性转子 动平衡 影响系数法 临界转速 遗传算法 微型发动机 有限元法
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 1007次
引　用: 8次
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内容摘要


航空发动机尤其是高速旋转的微型涡喷发动机,不平衡是造成转子振动过大以及产生噪音的主要原因之一,直接影响发动机的工作性能和使用寿命。因此,研究转子特别是柔性转子动平衡技术对航空发动机具有重要的意义。 本文对影响系数法中的最小二乘法进行改进,提出了限制配重的最小二乘法和基于遗传算法的最小二乘法,前者可以使平衡配重量小于允许值,后者可以计算出平衡配重量和残余振动值的集合最优值,并在 ZT-3 型转子振动模拟试验台上进行了柔性转子的动平衡试验,验证了基于遗传算法的最小二乘法的优越性。当平衡面相关或近似相关时会造成平衡面配重量过大而导致平衡失败,利用Schmidt 正交分解法和奇异值分解算法剔除和消除了相关平衡面。利用振动问题中等效线性化的原理,计算平衡转速下支承的等效刚度值,解决了非线性支承转子动平衡的问题。基于动平衡原理,平衡了微型发动机向心涡轮转子和离心压气机转子,取得了较好的效果。 柔性转子动平衡需要在临界转速附近进行,因此对转子的临界转速进行了计算。根据有限元法的原理,编写了计算转子临界转速的程序,并与 ANSYS 软件的计算结果进行对比验证。利用编制的程序对 Sonic8000 微型发动机转子的不平衡响应进行计算,确定了转子的动平衡精度。

全文目录


第一章 绪论  12-18
  1.1 选题背景、研究目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究与发展状况  13-16
  1.3 本文研究内容  16-18
第二章 柔性转子动平衡基本理论  18-23
  2.1 转子动平衡原理  18-19
  2.2 柔性转子动平衡的基本方法  19-22
    2.2.1 模态平衡法  19-21
    2.2.2 影响系数平衡法  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章 最小二乘影响系数法的改进  23-31
  3.1 加权迭代最小二乘法  23-25
  3.2 限制配重的最小二乘法  25-28
  3.3 基于遗传算法的最小二乘法  28-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章 转子动平衡中相关平衡面的剔除和消除  31-37
  4.1 相关平衡面的剔除  31-33
    4.1.1 相关平衡面的基本概念  31
    4.1.2 Schmidt 正交分解法  31-32
    4.1.3 算例分析  32-33
  4.2 相关平衡面的消除  33-36
    4.2.1 奇异值分解算法  33-35
    4.2.2 算例分析  35-36
  4.3 本章小结  36-37
第五章 考虑支承非线性的转子动平衡  37-51
  5.1 非线性振动问题的线性等效化  37-42
    5.1.1 数学方程  37-39
    5.1.2 算例分析  39-42
  5.2 转子动平衡方法  42-49
    5.2.1 转子的运动方程  42-45
    5.2.2 阻尼法求解多盘转子运动方程  45
    5.2.3 计算步骤  45-46
    5.2.4 算例分析  46-49
  5.3 本章小结  49-51
第六章 转子动平衡试验  51-59
  6.1 刚性转子动平衡试验  51-56
    6.1.1 平衡精度的选择  51
    6.1.2 BT－25 型软支撑动平衡机  51-54
    6.1.3 微型发动机转子的动平衡  54-56
  6.2 柔性转子动平衡试验  56-58
    6.2.1 平衡转速的确定和平衡面选取的条件  56
    6.2.2 ZT－3 型转子动平衡试验  56-58
  6.3 本章小结  58-59
第七章 转子动力特性的研究  59-75
  7.1 转子临界转速的计算  59-71
    7.1.1 有限元法计算临界转速  59-66
    7.1.2 ANSYS 计算临界转速的方法  66-70
    7.1.3 算例分析及结果比较  70-71
  7.2 不平衡响应的计算  71-74
    7.2.1 转子系统的不平衡响应  71-72
    7.2.2 Sonic 8000 的动力特性  72-74
  7.3 本章小结  74-75
第八章 总结与展望  75-77
致谢  77-78
在学期间的研究成果  78-79
参考文献  79-82
附录  82-83

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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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