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1、轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)振動特性的研究THESTUDYOFTHEVIBRATIONCHARACTERISTICSOFROTOR-GASBEARINGSYSTEM劉健2013年6月工學(xué)碩士學(xué)位論文轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)振動特性的研究碩士研究生：劉健導(dǎo)師：姚玉峰副教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：機械電子工程所在單位：船舶與海洋學(xué)院答辯日期：2013年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ADissertationfortheDegreeofM.Eng.THESTUDYOFTHEVIBRATIONCHARACTERISTICSOF
2、ROTOR-GASBEARINGSYSTEMCandidate：LiujianSupervisor：AssociateProfessorYaoyufengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：SchoolOfNavalArchitectureAndOceanEngineeringDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Ins
3、titution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要靜壓氣體軸承在速度較高的機械系統(tǒng)上有著非常廣闊的應(yīng)用。具有配合精度較高、不用考慮摩擦功耗、使用壽命長且內(nèi)部清潔等諸多優(yōu)點，而低承載力、小阻尼是導(dǎo)致氣體軸承應(yīng)用受限的主要原因。轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)有著復(fù)雜的動力學(xué)特性，而動力學(xué)研究的核心是獲得氣體軸承的氣膜力。本文首先采用Fluent軟件對垂直供氣氣體軸承進行三維流場仿真，考慮轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、偏心、供氣孔數(shù)量、供氣孔直徑與供氣角度等因素對氣體軸承壓力分布的影響
4、，得到不同轉(zhuǎn)速和偏心下的氣體軸承的氣膜力。結(jié)果表明：對于本文研究的靜壓氣體軸承，在數(shù)值計算中采用SST與層流模型相結(jié)合的計算方式可以得到較好的收斂結(jié)果；雙排供氣孔下，氣體軸承流場穩(wěn)定與壓力分布均勻，可以得到較為穩(wěn)定的工作環(huán)境。軸承的偏心率、轉(zhuǎn)速、供氣孔數(shù)量、供氣方式、供氣孔直徑大小均對軸承的氣膜力等特性產(chǎn)生較大影響，需綜合考慮，合理設(shè)計?？紤]垂直供氣氣體軸承氣膜力，采用有限元法建立了該系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子動力學(xué)模型，采用QR分解法求解了氣膜支撐下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速和振型；進而采用Newmark逐步積分法計算了轉(zhuǎn)子
5、結(jié)點的不平衡響應(yīng)，通過分析轉(zhuǎn)子響應(yīng)的時間歷程圖、頻譜圖、軸心軌跡圖和幅頻特性曲線，對比給出了垂直供氣氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應(yīng)的特點。結(jié)果表明3支點轉(zhuǎn)子—氣體軸承系統(tǒng)對渦輪端的不平衡量比較敏感，是該轉(zhuǎn)子動平衡的重點。搭建垂直供氣氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)實驗臺，對轉(zhuǎn)子的模態(tài)固有頻率進行了測試，數(shù)值仿真與試驗結(jié)果對比證實轉(zhuǎn)子系統(tǒng)彎曲臨界轉(zhuǎn)速基本吻合，并對具體的實驗研究方案進行了分析，為以后深入的實驗研究提供思路。研究結(jié)果對于氣體軸承設(shè)計、垂直供氣氣體軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行中的振動控制，動平衡、故障診斷等具有一定的借鑒意
6、義。關(guān)鍵詞：氣體軸承；轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；動力學(xué)特性；氣膜力。-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractConsideringthefrictionpower,longlifeandinternalcleaningandmanyotheradvantages,whilethelowcapacity,smalldampingisthemaincauseofthelimitedgasbearingapplication.Rotor-bearingsystemhasacomplexgasdynamics,whi
7、lethedynamicsofthecoreistogetthegasbearinggasfilmforce.ThisarticlefirsttoverticalgasusingFluentsoftwareforthree-dimensionalflowfieldofgasbearingsimulation,consideringthespeedoftherotor,eccentric,forthenumberofpores,porediameterandgaspointforotherfactorson
8、thedistributionofgasbearingpressure,getadifferentspeedandeccentricityofgasbearinggasfilmforce.Theresultsshowthat:Forthisstudyhydrostaticgasbearing,innumericalcalculationsusingSSTmodelwithacombinationoflaminarflowcal
