整體齒輪增速式離心壓縮機(jī)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、近年來，整體齒輪增速式離心壓縮機(jī)在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展。與此同時(shí)，我國(guó)對(duì)這種型號(hào)的壓縮機(jī)需求量也很大，并廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、制藥等各個(gè)領(lǐng)域中。目前，雖然國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)制造一些簡(jiǎn)單型號(hào)的齒輪式壓縮機(jī)，但高端產(chǎn)品仍主要依靠進(jìn)口。整體齒輪增速式離心壓縮機(jī)中的齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)是一個(gè)典型的耦合軸系，但國(guó)外一些大型壓縮機(jī)制造廠商在對(duì)整體齒輪增速式離心壓縮機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將耦合軸系分離，分別對(duì)單根齒輪軸轉(zhuǎn)子進(jìn)行設(shè)計(jì)。齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

2、特性更為復(fù)雜，會(huì)耦合出新的模態(tài)頻率、產(chǎn)生新的臨界轉(zhuǎn)速與振動(dòng)峰值。對(duì)于該型號(hào)壓縮機(jī)動(dòng)力學(xué)特性的研究，需要以齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)為研究對(duì)象，研究耦合軸系在升速、提升負(fù)荷兩個(gè)過程中的動(dòng)力學(xué)特性。
　　因此，本文以某臺(tái)四軸六級(jí)整體齒輪增速式離心壓縮機(jī)為研究對(duì)象，建立了齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)有限元模型，并研究了耦合系統(tǒng)在20％-100％負(fù)荷功率范圍內(nèi)的以下三方面內(nèi)容:
　　(1)首先，計(jì)算耦合系統(tǒng)在柔性支撐下升速過程中的動(dòng)力學(xué)特性。對(duì)耦

3、合系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，模態(tài)頻率主要為單軸彎曲頻率、單軸彎扭耦合頻率、多軸彎扭耦合頻率。對(duì)耦合系統(tǒng)進(jìn)行不平衡響應(yīng)分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，軸承處出現(xiàn)了新的振動(dòng)峰值，軸承處及葉輪處臨界轉(zhuǎn)速也發(fā)生了改變。
　　(2)其次，分析齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)在工作轉(zhuǎn)速下不斷提升負(fù)荷過程中的動(dòng)力學(xué)特性。研究發(fā)現(xiàn)，隨著負(fù)荷不斷增大，耦合系統(tǒng)模態(tài)頻率隨之增大，低速軸、中速軸的彎曲扭轉(zhuǎn)耦合頻率與其各自激振頻率相交于75％負(fù)荷處。在80％負(fù)荷時(shí)，耦合系統(tǒng)不平衡響應(yīng)中的

4、低速軸、中速軸軸承處出現(xiàn)振動(dòng)峰值，從理論上解釋了工廠中該型號(hào)壓縮機(jī)在提升負(fù)荷過程中出現(xiàn)臨界負(fù)荷的現(xiàn)象。隨著負(fù)荷增大，單軸彎曲模態(tài)頻率對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)衰減率減小、單軸彎扭耦合頻率對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)衰減率部分減小、部分增大，多軸彎扭耦合頻率對(duì)應(yīng)的對(duì)數(shù)衰減率增大。
　　(3)研究軸承參數(shù)對(duì)齒輪-轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，可傾瓦軸承瓦塊排布形式對(duì)耦合系統(tǒng)振動(dòng)特性影響較大，LBP（瓦塊間載荷排布形式）要優(yōu)于LOP（瓦塊上載荷排布形式）。隨