高速轉(zhuǎn)子動平衡的數(shù)值試驗與分析.pdf

1、微型渦輪發(fā)動機在當(dāng)今世界多領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的開發(fā)和應(yīng)用前景。微型渦輪發(fā)動機尺寸小，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力裝置。 本課題研究的微型渦輪發(fā)動機轉(zhuǎn)子工作在其兩階臨界轉(zhuǎn)速之上，屬于撓性轉(zhuǎn)子，但是因為其工作轉(zhuǎn)速高達120000rpm，與一般的撓性轉(zhuǎn)子不同。微尺度的特征對加工和裝配精度提出極高的要求，同時也要求具有良好的振動特性，以保證微型渦輪發(fā)動機能夠安全、穩(wěn)定以及精確地運行。因此必須對該高速轉(zhuǎn)子進行高速動

2、平衡，由于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速極高，給電機驅(qū)動、軸承支承、信號采集以及平衡品質(zhì)評定帶來很大的難度。在高速動平衡試驗臺架搭建困難而且缺乏高速動平衡經(jīng)驗的情況下，有必要利用有限元數(shù)值計算技術(shù)進行虛擬試驗仿真，這將有助于對該渦輪發(fā)動機高速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的了解以及研究動平衡具體實施技術(shù)方案。基于有限元軟件MSC.Marc 對該高速轉(zhuǎn)子進行三維結(jié)構(gòu)建模，采用具有剛度與阻尼特性的彈簧模擬滾動軸承，選取合適的材料特性以及阻尼特性，對整個軸承—高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)

3、進行有限元物理建模。 首先計算高速轉(zhuǎn)子靜態(tài)下的固有振動頻率及模態(tài)，然后計算轉(zhuǎn)子在動態(tài)下的轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性，考察轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)情況下的應(yīng)力與應(yīng)變特性、接觸特性以及動態(tài)下的固有振動特性，動態(tài)下的固有振動頻率即動頻。根據(jù)計算發(fā)現(xiàn)該轉(zhuǎn)子的動頻現(xiàn)象非常明顯，而且得出結(jié)論認為當(dāng)轉(zhuǎn)速超過100Hz 以上時，動頻因素將不能忽略。通過對該轉(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