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膜片聯軸器運動的穩定性及特性影響

2019-05-01 22:13:16
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大型的轉子系統是化工、電力等重要行業的關鍵設備,如生產乙烯的三機,化肥生產中的五機及電廠的大型汽輪發電機組等。由于機組造價高,所以在實際生產中一般不配備備用機組,這就要求這些設備在正常生產階段   穩定可靠地工作,否則會造成重大損失。

以往在對轉子系統進行動力學分析的過程中,對于構成系統的一些典型部件,如轉子、支承軸承、密封以及基礎都作過較深入的   ,但對于聯軸器藕合效應的討論卻不多。在實際工程中,轉子系統是通過聯軸器將若干個轉子一軸承系統聯結起來,確切地講對于大型的多跨轉子系統可以稱為轉子一軸承一聯軸器系統。在一個依靠聯軸器聯結起來的多跨轉子系統中,   重新認識聯軸器在系統中的作用。轉子間能量和運動的傳遞是通過聯軸器實現的,聯軸器的品質決定了能量禍合與傳遞的程度。人們希望在運動的傳遞過程中,聯軸器能夠把對系統有害的運動截斷,從而增加系統運動的穩定性。

從目前的   現狀來看,從轉子動力學的角度在線性振動的領域對轉子一軸承系統的固有特性所進行的   已經比較多了,其中不乏包含聯軸器禍合的轉子一軸承系統的動力學分析。膜片聯軸器是較近加年來我國引進的新型撓性聯軸器,對其的   大部分局限于將其視為傳統的機械部件進行剛度、強度、壽命分析,而對其在大型旋轉機械中所起的   作用還沒有進行深入的   。由于膜片聯軸器具有不需要潤滑和較高的不對中補償能力,國內一些大型的石化企業開始用該型聯軸器取代傳統的齒式聯軸器;因此關于膜片聯軸器禍合的不對中轉子一軸承系統的動力學   是有實際的工程   意義的。

首先對膜片組進行靜力學分析,導出了在工作狀態下,膜片組應力的計算公式;然后建立了膜片組的動力學模型,得出剛度與膜片聯軸器結構的關系。通過分析發現膜片組的轉角剛度和軸向剛度不僅與膜片厚度和螺栓分布圓半徑有關,而且兩相鄰聯接螺栓之間膜片彈性部分所對的   角對其的影響也很大。

在實際工程中,不對中狀態的轉子系統十分常見,同時轉子故障的60%與不對中有關。轉子的不對中包括軸承不對中和軸系不對中兩種情況。軸徑在軸承中的偏斜稱為軸承不對中,軸承不對中本身不會產生振動,它主要影響軸承油膜的性能。機組各轉子通過聯軸器聯結時,如果軸線不處在同一直線上,就稱為軸系不對中。通常說的不對中多指軸系不對中。轉子系統出現不對中后,會產生軸向和徑向交變力,引起軸向和徑向振動,因此在其運動過程中將產生一系列的不利于設備運行的動態效應,如引起設備的振動、聯軸器的偏轉、軸承的磨損和油膜失穩、軸的彎曲變形等,危害   大。因此   不對中轉子系統的動力學特征,對于機組的   運行具有重要意義。

以膜片聯軸器藕合的不對中轉子一軸承系統為   對象,利用廣義逆迭代法,   分析了不對中量對對稱轉子系統軸承動靜特性和系統固有特性的影響,主要結論如下:

(1)聯軸器兩側和系統兩端軸承處的不對中量對系統支承負荷分配的影響是不同的。聯軸器兩側支承的負荷分配隨該處不對中量的增加而增大,而在系統兩端軸承處不對中量的影響下減小。而系統兩端軸承處的負荷分配隨聯軸器兩側支承處的不對中量的增加而減小,而在自身處的不對中量的影響下有所增大。由于膜片聯軸器的隔振功能使一跨轉子系統支承處的不對中量對另一跨轉子軸承的動靜特性影響較小。

(2)系統的固有特性在不對中量的作用下發生改變,其中特征值的實部的絕 對值減小,而虛部增加,而且系統的前幾階模態不在呈現出對稱或反對稱的特性,以其中一跨轉子的變形為主,另外一跨幾乎不發生變形。

(3)系統的穩定性在膜片聯軸器兩側軸承處的不對中量作用下有惡化的趨勢。在不對中量的影響下,系統的較小對數衰減率減小,失穩轉速下降。

轉子的強迫振動可以分為與轉子異步的振動和同步的振動,而后者主要是由轉子的不平衡量所激勵。由于設計和結構方面的因素以及材質不均勻、制造安裝誤差等原因,實際轉子一軸承系統的   慣性主軸都或多或少地偏離其旋轉軸線。這樣,當轉子旋轉時各微元質量的離心慣性力組成一組不平衡力系。轉子一軸承系統在不平衡力或不平衡力矩的激勵下所產生的振動稱為不平衡響應。一般情況下,轉子系統的不平衡是引起振動的主要因素。

分析了膜片聯軸器藕合的轉子一軸承系統的不平衡響應。首先利用高斯消去法,求解系統在不平衡量的作用下所引起的強迫振動:分析了各結點的不平衡響應。然后以對稱布置的膜片聯軸器禍合的多跨轉子一軸承系統為   對象,通過數值模擬分別分析了膜片聯軸器的剛度和轉子的不對中對系統不平衡響應的影響;詳細分析了不對中狀態下,系統支承處的不平衡響應隨轉速的變化,主要結論如下:

(1)對于對稱的轉子一軸承系統,當膜片聯軸器徑向剛度等于某些值時,其轉角剛度對系統的不平衡響應影響很大。膜片聯軸器的徑向剛度   時,轉角剛度決定了其隔振效果。當k,較小時有顯著的隔振功能。隨著k,的增大,其隔振效果在逐漸下降。通過分析表明膜片聯軸器的轉角剛度是影響其隔振效果的一個重要因素。

(2)當系統通過臨界轉速區域時,轉子的不對中量對系統的不平衡響應有顯著影響,然而在工作轉速處,這種影響變小。


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