Влияние гироскопического эффекта на динамические характеристики ротора

Введение ..……………………………………………………………….......…….3
Глава 1. Оброз литературы и цель
1.1. Причины колебаний рото-ров……...........………………………...…4
1.2. Свободные колебания ...………….………………………...…....…11
1.3. Неустановившиеся и установившиеся вынужденныеколеба-ния…15
Глава 2. Конечно- элементная математическая модель однодискового ротора
2.1. Типичный конечный эле-мент………………………….....…………19
2.2. Жесткости элемента и матрицы инерции .…………………………27
2.3. Матрица жесткости псевдостержневого элемента “пружи-на”…................................................................................................……...28
2.4. Матрица инерции с учетом присоединенного абсолютно твердого те-ла...………….………………...…………………………….…………………..31
2.5. Вектор узловых нагрузок ……….……..…..…………………………32
2.6. Переход к глобальной системе координат …………...…………….35
Глава 3. Оценка влияния гироскопического эффекта на свободные колебания однодиского
3.1. Свободные колебания однодискового ротора на упруго-вязких опорах …………………………..…………………..……………………………37
3.2. Свободные колебания однодискового консольного ротора на упруго-вязких опорах ……………………………...……………..……………………..43
3.3. Оценка влияния жесткостных характеристик подшипников на свободные колебания однодискового рото-ра…………..……………………..46
Глава 4. Неустановившиеся и установившиеся колебания одномассового ротора с учетом гироскопического
4.1. Влияние гироскопического эффекта на амплитудно-частотные ха-рактеристики консольного ротора, установленного на двух анизотропных опо-рах……………………………………………….………….......…………….53
4.2. Неустановившиеся и установившиеся вынужденные колебания ро-тора в процессе набора скорости вращения до холостого хо-да………………....................................................................................……….59
5. Сводка основных результатов и выводы ……………………………………70
6. Список литературы

Весь текст будет доступен после покупки

Распространенное использование роторных машин, таких как транспортные турбины, компрессоры, насосы, а также энергетические и другие устройства, особенно выделило проблему безопасности и надежности, особенно в отношении вибрации. Вибрационные поломки всегда приводят к дорогостоящему ремонту. В связи с этим, в расчетных схемах роторных и других машин были введены ряд факторов, которые ранее редко учитывались при проектировании машин: реальные зависимости коэффициентов диссипации и квазиупругих сил в подшипниках от угловой скорости вращения вала, учет гироскопических сил и т.д. [2,3]. Влияние гироскопического эффекта обнаруженно во многих областях машиностроения [1,2]. Анализ колебаний даже простого однодискового ротора, который служит примером сложной, с точки зрения вибрации, конструкции, имеет важное значение для машиностроения. Такой подход позволяет относительно легко проектировать и изготавливать машины с низким уровнем вибрации и высокой эксплуатационной надежностью, без необходимости использования дорогостоящих программных пакетов. Знание таких закономерностей позволяет быстро разрабатывать и производить машины с низким уровнем вибрации и высокой надежностью. Кроме того, этот подход легко интегрируется в современные системы мониторинга и диагностики.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1.Причины колебаний роторов турбин

Турбины (от фр. Turbine, turbo - вращение) представляют собой класс тепловых двигателей, которые служат основой для производства электрической энергии и обеспечения тепловых нужд в промышленности и быту [1,2]. Паровые мощные энергетические турбины имеют срок службы около сорока лет при интервале между ремонтами до шести лет. Увеличенная вибрация является одной из причин неправильной работы турбины.

Существующие на данный момент нормативные документы устанавливают, что среднеквадратичные значения скорости вибрации на опорах подшипников турбоагрегатов не должны превышать 4,5 мм/с. Если значение вибрации превышает установленную норму, необходимо принять меры по ее снижению в течение 30 дней. При вибрации свыше 7,1 мм/с эксплуатация турбоагрегатов более 7 дней недопустима, а при вибрации 11,2 мм/с турбина должна быть автоматически или ручным образом отключена. Помимо этого, также контролируются изменения скорости вибрации на опорах. Особое внимание уделяется низкочастотной вибрации (НЧВ). В данной работе рассмотрим основные виды колебаний роторов турбомашин на примере энергетических паровых турбин.

На рисунке 1.1 показаны цельнокованые роторы высокого (справа) и среднего (слева) давления. Диски роторов выполнены совместно с валом. Ротор высокого давления опирается на опорный подшипник скольжения 1 и комбинированный опорно-упорный подшипник 2, который также служит опорой для ротора. Жесткость роторов в основном определяется жесткостью валов 3 и характеристиками опор 1,2. Конструкция ротора с насадными дисками показана на рисунке 1.2. Диски 2-4, снабженные лопатками, устанавливаются на ступенчатый вал 1 с натягом. Вращающийся момент передается от диска к диску при помощи торцевых шпонок, а последний диск справа соединен торцевой шпонкой 8 с втулками 5, 6, от которых передается осевой момент на вал через шпонку 7. На рисунке видна шейка вала для скольжения подшипника 9. Жесткость ротора определяется жесткостью вала с учетом дисков, а также влиянием масляной пленки на подшипниках.

Весь текст будет доступен после покупки

—

Весь текст будет доступен после покупки