高速轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的數(shù)值試驗(yàn)與分析.pdf

1、微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)今世界多領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用前景。微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸小，重量輕，轉(zhuǎn)速高，是一種具有高能量密度和高功率重量比的動(dòng)力裝置。 本課題研究的微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子工作在其兩階臨界轉(zhuǎn)速之上，屬于撓性轉(zhuǎn)子，但是因?yàn)槠涔ぷ鬓D(zhuǎn)速高達(dá)120000rpm，與一般的撓性轉(zhuǎn)子不同。微尺度的特征對(duì)加工和裝配精度提出極高的要求，同時(shí)也要求具有良好的振動(dòng)特性，以保證微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)能夠安全、穩(wěn)定以及精確地運(yùn)行。因此必須對(duì)該高速轉(zhuǎn)子進(jìn)行高速動(dòng)

2、平衡，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速極高，給電機(jī)驅(qū)動(dòng)、軸承支承、信號(hào)采集以及平衡品質(zhì)評(píng)定帶來(lái)很大的難度。在高速動(dòng)平衡試驗(yàn)臺(tái)架搭建困難而且缺乏高速動(dòng)平衡經(jīng)驗(yàn)的情況下，有必要利用有限元數(shù)值計(jì)算技術(shù)進(jìn)行虛擬試驗(yàn)仿真，這將有助于對(duì)該渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)高速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的了解以及研究動(dòng)平衡具體實(shí)施技術(shù)方案?；谟邢拊浖﨧SC.Marc 對(duì)該高速轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)建模，采用具有剛度與阻尼特性的彈簧模擬滾動(dòng)軸承，選取合適的材料特性以及阻尼特性，對(duì)整個(gè)軸承—高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)

3、進(jìn)行有限元物理建模。 首先計(jì)算高速轉(zhuǎn)子靜態(tài)下的固有振動(dòng)頻率及模態(tài)，然后計(jì)算轉(zhuǎn)子在動(dòng)態(tài)下的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性，考察轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)情況下的應(yīng)力與應(yīng)變特性、接觸特性以及動(dòng)態(tài)下的固有振動(dòng)特性，動(dòng)態(tài)下的固有振動(dòng)頻率即動(dòng)頻。根據(jù)計(jì)算發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)子的動(dòng)頻現(xiàn)象非常明顯，而且得出結(jié)論認(rèn)為當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)100Hz 以上時(shí)，動(dòng)頻因素將不能忽略。通過(guò)對(duì)該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的具體分析，從其不平衡影響因素考慮估計(jì)該轉(zhuǎn)子所有結(jié)構(gòu)部件的最大可能不平衡分布，總結(jié)出14種不同的平衡工況。選取