Особенности динамики роторных систем с маятниковыми автобалансирами

• Автор: Серебренников, Кирилл Викторович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Улан-Удэ
• Количество страниц: 153 с. : ил.

1. КРАТКИЙ ОБЗОР РАБОТ ПО ДИНАМИКЕ РОТОРНЫХ СИСТЕМ. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ. МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ
1.1. Краткий обзор работ по динамике роторных систем
1.2. Основные методы исследования нелинейных колебаний механических систем. Метод разделения движения
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ РОТОРНЫХ СИСТЕМ С МАЯТНИКОВЫМИ АВТОБАЛАНСИРАМИ
2.1. Вывод уравнений движения различных роторных систем с автобалансирами маятникового типа
2.2. Методика расчета автобалансировочных устройств
2.3. Определение параметров автобалансировочных устройств
2.4. Определение зон устойчивости автобалансировочного режима
Выводы по главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТА «ЗАСТРЕВАНИЯ» МАЯТНИКОВЫХ БАЛАНСИРОВ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ РОТОРНЫХ СИСТЕМ
3.1. Исследование эффекта «застревания» маятникового балансира для роторной системы с гибким валом на неподвижном основании
3.2. Исследование динамики роторной системы с несколькими маятниковыми автобалансирами
3.3. Теоретические исследования эффекта «застревания» маятниковых автобалансиров роторной системы имеющей динамическую неуравновешенность ротора
3.4. Исследование динамики роторной системы с маятниковым автобалансиром с учетом ограниченной мощности двигателя
Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ РОТОРНОЙ СИСТЕМЫ С ГИБКИМ ВАЛОМ НА НЕПОДВИЖНОМ ОСНОВАНИИ
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Экспериментальное исследование эффекта застревания маятниковых автобалансиров
4.3. Экспериментальное исследование эффекта автобалансировки
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Документы о внедрении результатов работы
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программа для компьютерного моделирования процесса разгона роторной системы с гибким валом и маятниковыми автобалансирами

Актуальность темы. Современное развитие техники характеризуется повышением мощности агрегатов и расширением класса быстроходных машин и механизмов. В конструкциях некоторых механизмов используются ротора с различными соотношениями между диаметром и длиной ротора, который может быть также установлен на упругих или неупругих опорах вращения и располагаться либо между опорами, либо консольно. Примерами таких роторов являются различного типа газотурбинные двигатели, ротора электрических машин, центрифуги, компрессоры и вентиляционные установки, механические и электрические веретена, рабочие органы некоторых сельхозмашин и так далее.
Одна из основных задач современного машиностроения - создание машин с высокой частотой вращения роторов, что обуславливает возрастание их динамической нагруженности и увеличение влияния колебаний на их работу. Именно вибрационное состояние во многом определяет ресурс и надежность машины, интенсивность и характер износа подшипников, точность выполнения заданного технологического процесса и т.п.
Наличие вибрации снижает эксплуатационный ресурс машин и механизмов, а в некоторых случаях может служить причиной выхода из строя деталей и узлов. Возникающие при работе машин резонансные явления могут служить причиной серьезных поломок и аварий. Также установлено, что вибрация оказывает непосредственное влияние на человека, снижая его работоспособность [34]. Длительное действие вибрации может привести к поражению отдельных систем организма человека и даже явиться причиной появления вибрационной болезни. В связи с этим проблема снижения уровня вибрации машин приобретает первостепенное значение для развития техники высокоскоростных роторных систем.
циенты влияния, которые находятся из уравнения упругой линии балки;
L - длина ротора;
Ц - расстояние от і - го маятника до левой опоры;
Д, - расстояние от і - го маятника до центра ротора (число отрицательное если маятник расположен левее ротора и положительно - если правее)
Анализируя системы уравнений 2.12-2.15 можно прийти к выводу, что динамика движений рассматриваемых роторных систем описывается похожими уравнениями, поэтому в дальнейшем целесообразно исследовать и провести анализ обобщенной системы уравнений, а затем распространить полученные результаты на всю совокупность исследуемых типов роторных систем с маятниковыми балансирами.
Уравнения 1 - 4 любой из рассматриваемых систем можно записать в матричном виде:
М • q + (в + G)- q + К ■ q = F (2.16)
где M,B,G,K - соответственно матрицы инерции, демпфирования, гироскопических коэффициентов и жесткости;
q = [x,z,a,pj - вектор обобщенных координат;
F - вектор возмущающих сил от дисбаланса и автобалансиров, который будет одинаковый для всей совокупности рассматриваемых роторных систем с автобалансирами (2.12 - 2.15):
Ме{д1 sing-g'cosg)+X mt£, (ф,2 sirup, - ip, cos <р,)
(2.17)
-Ме[в2 cos g + gsin g) - Ут,1, (y2 coscp, +y( siny^-^M + ^wi, Jg-Вб(в2 cosg + gsing)- AS02 cos9 + ^ml(,Ai (Ф? sincp; -(^СОБф,) Bs[d2 sing—gcosg)— AS02 sing-^m,/,Д,(ф2 cos