转子／轴承／轴承座系统动力学特性的三维有限元分析

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

在转子动力学特性的研究的数值方法中，有限元法的表达式简洁、规范，在求解转子和周围结构-起组成的复杂的机械系统问题时，有很突出的优点↑年来，用有限元法来分析转子系统碰摩故障取得了快速的发展。文献-噪用有限元法建立了考虑转子圆盘与定子碰摩的转子滑动轴承的非线性模型，求解了系统的数值解，得到了如周期、准周期和混沌等运动形式 ，并通过轴心轨迹、Poineare映射、分叉图和 Lyapunov指数图来证明这些运动形式。文献 采用有限元方法对转子结构进行动力学建模，把碰摩作为力边界条件来处理，并对转子的碰摩进行了仿真分析。文献口l针对常用碰摩力模型的不足，应用ANSYS软件在求解转静子之间的碰摩力与法向相对位移之间的关系的基础上得到了碰摩力模型，并与整体传递系数法相结合建立转静件碰摩的动力学方程。

将旋转组件和支撑结构分别用不同的单元来模拟，所计算的结果被实验验证是准确可靠的。为使计算结果更加接近于实际情况，建立了轴承座的三维有限元模型，并将其与轴承和转子看成-个整体进行分析。列出了两种有代表性的轴承座模型和所建立的实体模型示意图，如图 lc所示。

c轴承座实体模型图 1轴承座模型示意图Fig.1 The Model of Rotor-Bearing-Support Systems来稿日期：2012-l1-O3基金项目：国家 自然科学基金资助项目2012NYYDLGCXY0008作者简介：王立鹏，1973-，男，辽宁新民人 ，博士，讲师，主要研究方向：有限元法数值计算方面的研究

150 机械 设 计 与制 造No.9Sept.201 3xl0-6 ； 、 · · · · - · · J·······i： - 2.9 -2.8 -Z.7 -2.6 -Z.5 -Z.4 -2.3 -2.2×l0d部分轴心轨迹图图9碰摩力 F200N，Fr1000N，轴承座简化模型转子响应图Fig.9 Response of Rotor of Simplified Beating Suppo rtModel at Rub-mpact Force F200N，Fy1000N鲁骧×l0 波形图 时间ts广-------三-j.
- 11- 1孽-1b轴心轨迹图×l旷7 波形图t t -；.-··-蕊 瓠 ：时间tsc部分位移波形图 。 5X10d部分轴心轨迹图图 10碰摩力F200 N，FT1000N，两种考虑轴承座弹性的模型部分时间转子响应图Fig.10 The Local Response of Rotor of Two Bearing SupportModel at Rub-mpact ForceF.200N，FTOOON4结论1采用轴承座实体有限元模型，在转子系统的模态分析中得出转子系统的固有频率和振型。和简化系统模型相比，该实体轴承座模型结果增加了反映轴承座的变形的固有频率和振型。

2比较不同模型转子中心点的轴心轨迹 ，可知轴承座实体模型轴心轨迹更加紊乱，逐渐呈8”字形 ，比简化模型的椭圆形轴心轨迹更加复杂，随着碰摩力的施加，这种复杂性程度加剧。3比较不同模型转子中心点的位移波形，可知轴承座实体模型位移波形为谐波叠加波形，而简化模型为光滑曲线波形。