彈性支承的懸臂轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速計算分析.pdf

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1、·杌械研究與應(yīng)用·2013年第2期(第26卷,總第124期)研究與分析彈性支承的懸臂轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速計算分析陳景超,薛曉寧(廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院,廣東湛江524088)摘要:臨界轉(zhuǎn)速是各類高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械一個重要參數(shù),以彈性支承的懸臂轉(zhuǎn)子為研究對象,分別采用傳統(tǒng)公式法和基于有限元ANSYS軟件對其求臨界轉(zhuǎn)速,再利用轉(zhuǎn)子動力學(xué)專業(yè)軟件SAMCEF進(jìn)行分析該轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速,把三種方法求得的數(shù)值進(jìn)行分析比較,結(jié)果表明轉(zhuǎn)子動力學(xué)專業(yè)軟件SAMCEF對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的計算準(zhǔn)確性更高,計算更為方便,為工程實(shí)踐計算轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速提供了很好的工具。關(guān)鍵

2、詞:懸臂轉(zhuǎn)子;有限元分析;臨界轉(zhuǎn)速中圖分類號:TH123文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:1007—4414(2013)02—0001—03ElasticSupportCantileverRotorCriticalSpeedComputationalAnalysisCHENJing—chao.XUEXiao—ning(EngineeringCollege,GuangdongOceanUniversity,ZhanjiangGuangdong524088,China)Abstract:Criticalspeedisanimportant

3、parameterinallkindsofrotatingmachineryathighspeed,takingelasticsupposingcantileverrotorastheresearchobject,thetraditionalformulamethodandthefiniteelementANSYSsoftwareareadoptedtosolvecriticalspeed,afterusingrotordynamicsprofessionalanalysissoftwareSAMCEF,criticalsp

4、eedoftherotorisanalyzed,thethreemethodsforthenumericalanalysisofcomparisonarecomparedandanalyzed,theresultsshowthattherotordynamicprofessionalsoftwareSAMCEFofrotorcriticalspeedcalculationaccuracyishigher,andismoreconvenienttocalculate,whichprovideagoodtoolforengine

5、eringpracticecalculationofrotorcriticalspeed.Keywords:cantileverrotor;finite-elementanalysis;criticalspeed1前言陣;{F}為外部激振力矢量;{U}、{}、{U}為加速旋轉(zhuǎn)機(jī)械在石油、化工、機(jī)械制造等各領(lǐng)域都有度向量、速度向量、位移向量;由于轉(zhuǎn)子有回轉(zhuǎn)效應(yīng),廣泛應(yīng)用,轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件,其工作穩(wěn)定要考慮陀螺效應(yīng)的影響,在轉(zhuǎn)子動力學(xué)中,還要考慮性直接影響整機(jī)安全。在離心機(jī)等各類高速機(jī)械轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)阻尼,所以轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)方

6、程表示為:子結(jié)構(gòu)往往采用外懸外重心懸臂轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)極[]{U}+([C]+[G]){}+([K]+易引起機(jī)械振動,振動會加速零件磨損,縮短機(jī)械的[S]){U}={F}(2)使用壽命,嚴(yán)重的還會造成人員傷亡事故。臨界轉(zhuǎn)速式中:[G]是陀螺矩陣;[.s]是旋轉(zhuǎn)阻尼矩陣¨J。計算是高速機(jī)械振動穩(wěn)定性設(shè)計的主要內(nèi)容,為了使3利用傳統(tǒng)公式求解臨界轉(zhuǎn)速機(jī)器在正常工作時,工作轉(zhuǎn)速避開其臨界轉(zhuǎn)速,正常某懸臂轉(zhuǎn)子如圖1所示,d=50mm,L=800mm,運(yùn)轉(zhuǎn)時避免發(fā)生共振,需計算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。a=400mm。圓盤的質(zhì)量M=77.75kg

7、,直徑D=500筆者對一彈性支承的懸臂轉(zhuǎn)子求解其臨界轉(zhuǎn)速,mm,寬度B=50inn,臂長d=25mm。支承到左端點(diǎn)利用通用的有限元分析軟件ANSYS和LMS公司的的距離分別為0mm和800ITlm。轉(zhuǎn)子材料為鋼材,轉(zhuǎn)子動力學(xué)專業(yè)軟件SCMCEFROTOR分別對彈性支彈性模量為E=2.1x10“N/m,泊松比=0.3,轉(zhuǎn)子承的懸臂轉(zhuǎn)子進(jìn)行分析,求解出轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速,再密度為P=8000kg/m,圓盤當(dāng)量密度為P=7920利用傳統(tǒng)公式法計算臨界轉(zhuǎn)速值,進(jìn)行對比分析,驗(yàn)kg/m,彈性支承剛度為k=5x10。N/m。證計算結(jié)果的準(zhǔn)確

8、性,證明利用有限元法求解臨界轉(zhuǎn)速的可行性。2基本原理計算通用的動力學(xué)方程為:[]{U}+[c]{U}+[K]{U}={F}(1)式中:[]、[C]、[K]為系統(tǒng)的質(zhì)量、阻尼及剛度矩圖1懸臂轉(zhuǎn)子示意圖收稿日期:2013—03—15作者簡介:陳景超(1986-),男,安徽阜陽人,在讀碩士,研究

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