实验研究随机支撑刚度参数对转子系统动力学响应的影响

论文摘要

支撑刚度参数是转子系统的重要动力学参数，对系统的动力学响应具有重要的影响。在实际的转子系统中，由于转轴与圆盘配合面的摩擦、转轴的材料内阻、设计尺寸、工作方式等问题，致使系统中的刚度模型往往具有随机特性。研究随机支撑刚度参数对转子系统动力学响应的影响已成为重要的研究课题，虽然研究人员已在这方面进行了大量的研究，但是他们的研究大多限于理论上的研究。本文在已知不平衡力的大小的情况下，基于已设计、加工的能够模拟随机支撑刚度参数的物理实验平台，利用实验手段研究随机支撑刚度参数对转子系统动力学响应的影响。论文主要进行了以下几个方面的工作：1以转子-轴承系统为研究对象，测出了转子系统临界转速，结合经验值，确定了转子系统现场动平衡和后期响应实验的工作转速；根据现场动平衡的实验原理，运用动平衡仪SB-8002对转子-轴承系统做现场动平衡，使转子-轴承系统的残余不平衡量降到最低，并对平衡后的残余不平衡量进行了评价。2以电磁支撑-转子-轴承系统为实验研究平台，利用稳恒直流源和功率放大器分别为电磁支撑通入相同的励磁电流，测量了电磁支撑在不通电和通电情况下的位移响应，利用动力学分析软件Rotors Dynamics分析了转子系统的不平衡响应，以位移响应的实验值和分析值的总误差保持在20%以内为原则，识别出了转子系统不平衡量和大小滑动轴承的支撑刚度参数。3以已确定的电磁支撑刚度与随机电流的线性关系为基础，在转轴旋转情况下,测量了转子系统中电磁支撑通入100～180mA的电流时的位移响应，得出了电流与支撑刚度的关系、支撑刚度与位移响应的关系。4以电磁支撑-转子-轴承系统为研究对象，给电磁支撑通入均值为140mA、变异系数分别为0.1、0.15的符合正态分布的随机电流，测量了转子系统的位移响应，并获得位移响应的均值和方差，通过实验值、Monte Carlo模拟值及摄动分析值的对比，得到了随机支撑刚度参数的数字特性对转子系统位移响应数字特性的影响，并验证了理论研究的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 旋转机械中的不定参数
• 1.2 随机振动响应问题的研究现状及分析
• 1.2.1 随机参数响应问题的研究现状
• 1.2.2 随机参数响应问题的分析方法
• 1.3 随机变刚度支撑系统的实现
• 1.4 本文研究的目的及意义
• 1.5 本文主要的研究内容及安排
• 1.6 本章小结
• 第二章 随机变刚度支撑转子系统响应实验的研究方案
• 2.1 引言
• 2.2 课题研究思路
• 2.3 实验研究的原理及可行性
• 2.4 实验研究方案
• 2.5 实验测试仪器
• 2.5.1 数据采集卡的选用
• 2.5.2 传感器的选择
• 2.6 本章小结
• 第三章 转子-轴承系统的现场动平衡
• 3.1 概述
• 3.2 转子-轴承系统
• 3.3 转子-轴承系统的临界转速
• 3.3.1 临界转速测试系统的选择
• 3.3.2 测量过程及结果
• 3.3.3 确定动平衡转速
• 3.4 转子动平衡原理
• 3.5 动平衡实验仪器设备的选择
• 3.5.1 动平衡仪的选择
• 3.5.2 电子天平的选择
• 3.6 动平衡测试系统
• 3.7 测量过程及结果
• 3.7.1 测量仪器的安装与调整
• 3.7.2 初始不平衡量的测量
• 3.7.3 校正平面Ⅰ加临时配重的测量
• 3.7.4 校正平面Ⅱ加临时配重的测量
• 3.8 动平衡的校正及评价
• 3.8.1 平衡配重的计算
• 3.8.2 剩余不平衡量的评价
• 3.9 本章小结
• 第四章 随机变刚度支撑转子系统参数的调整
• 4.1 概述
• 4.2 调整对象分析
• 4.3 实施方案
• 4.4 随机电流的生成
• 4.4.1 随机电流的生成方案
• 4.4.2 随机电压的程序设计
• 4.4.3 随机电流的测试及结果
• 4.4.4 测试数据分析
• 4.5 参数调整的测试
• 4.5.1 测试系统
• 4.5.2 测量过程及结果
• 4.6 识别结果及分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 随机变刚度支撑转子系统动力响应的实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 研究方案
• 5.3 随机支撑刚度实验模型的建立
• 5.3.1 实验思路
• 5.3.2 实验过程及结果
• 5.3.3 数据分析
• 5.4 随机支撑刚度的研究
• 5.4.1 实验方法
• 5.4.2 实验过程及结果
• 5.4.3 实验数据的正态性检测
• 5.4.4 响应分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究成果
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历