【摘要】：旋轉(zhuǎn)機(jī)械如離心泵、汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等是工業(yè)領(lǐng)域乃至國防領(lǐng)域的重要設(shè)備,具有舉足輕重的作用。轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的常見故障,它影響機(jī)器的健康運(yùn)行,且容易誘發(fā)其他二次故障。有效降低轉(zhuǎn)子不平衡程度對維護(hù)機(jī)器正常工作、保證機(jī)器長周期運(yùn)行具有重要的意義。減小轉(zhuǎn)子不平衡的有效方法是對不平衡轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。轉(zhuǎn)子現(xiàn)場動(dòng)平衡需添加試重,多次啟停機(jī),費(fèi)時(shí)費(fèi)力,如能準(zhǔn)確識別轉(zhuǎn)子不平衡量的參數(shù),進(jìn)而確定配重位置,直接添加配重,則能縮短設(shè)備動(dòng)平衡時(shí)間、降低動(dòng)平衡成本。鑒于此,本文針對旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡問題,進(jìn)行了柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡參數(shù)的識別研究,提出了基于優(yōu)化算法的旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡參數(shù)識別方法,準(zhǔn)確識別轉(zhuǎn)子不平衡參數(shù),進(jìn)而準(zhǔn)確確定配重位置,一次配重成功。論文主要工作如下:(1)提出一種模態(tài)擴(kuò)展與優(yōu)化算法相結(jié)合的轉(zhuǎn)子不平衡參數(shù)識別方法,以單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象,采用模態(tài)擴(kuò)展理論,估計(jì)出了等效不平衡力,準(zhǔn)確識別出了不平衡量的軸向位置,建立了只包含不平衡量參數(shù)的目標(biāo)函數(shù),采用蟻獅算法、遺傳算法、模擬退火算法、果蠅算法優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:果蠅算法的識別結(jié)果相對較優(yōu),該方法能夠準(zhǔn)確識別轉(zhuǎn)子的不平衡參數(shù)。(2)提出一種反問題與優(yōu)化算法相結(jié)合的轉(zhuǎn)子不平衡參數(shù)識別方法,以單盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象,構(gòu)建不平衡響應(yīng)、不平衡量、頻響函數(shù)之間的等量關(guān)系,利用振動(dòng)數(shù)據(jù)估算等效不平衡力,通過不同優(yōu)化算法識別不平衡參數(shù),仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:果蠅算法的識別結(jié)果相對較優(yōu),提出的不平衡識別方法能準(zhǔn)確識別不平衡參數(shù)。(3)針對反問題需要獲取不平衡量軸向位置的局限性,提出模態(tài)擴(kuò)展與反問題相結(jié)合的轉(zhuǎn)子不平衡識別方法,以雙盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象,首先采用模態(tài)擴(kuò)展技術(shù)識別出不平衡的軸向位置,然后采用反問題估算等效不平衡力,構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)后,采用不同優(yōu)化算法識別轉(zhuǎn)子不平衡參數(shù),仿真和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:遺傳算法識別結(jié)果相對較優(yōu),該方法能夠準(zhǔn)確識別轉(zhuǎn)子不平衡參數(shù),依據(jù)識別結(jié)果進(jìn)行了動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn),平衡后振幅下降明顯,驗(yàn)證了所提識別方法的可靠性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH113.25
【圖文】：

２．１轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)有限元法逡逑有限元法是解決轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)問題的有效方法之一，它將連續(xù)的轉(zhuǎn)子一軸承系統(tǒng)劃逡逑分為離散的輪盤單元、軸段單元、軸承座單元，各單元通過節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)。圖２－１為一個(gè)逡逑軸段單元Ｗ，轉(zhuǎn)軸的橫截面狀態(tài)位移可用如下兩個(gè)列向量表示逡逑ｒｉ＝Ｂ，ｒ２＝ＵＪ邋（２－°逡逑Ｘ牛逡逑ａｅＸＡ邋ａ０ｓ邋ｉｉ０ｘＢ逡逑炎 ）Ｂ逡逑ｆ邋４邋９ｙ邋ｘ邋０ｙＢｘＢ逡逑0邋ｙＡ邋ＸＡ邋！逡逑／邋Ａｏ７逡逑ｙ邋／邐／邐７逡逑圖２－１軸段單元逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ａｘｉｓ邋ｕｎｉｔ逡逑根據(jù)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)理論［８］，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程由各單元的運(yùn)動(dòng)方程綜合而成，各逡逑單元運(yùn)動(dòng)方程闡述如下：逡逑（１）圓盤單元逡逑假設(shè)剛性圓盤的軸心節(jié)點(diǎn)位移為ｎ＝ｊ＾｜，〃２＝｜＿＾｜，圓盤軸心與重心重合，逡逑則圓盤動(dòng)能表達(dá)式為逡逑７逡逑

。、逡逑（３）軸承逡逑若把軸承座簡化成如圖２－２的單元Ｗ，軸承座的運(yùn)動(dòng)方程表示為：逡逑Ｘ，邋0邐七卜邋ｑｐｒ、）｝邋＋邋｜Ｘ邋？如？｝邋＋逡逑．０邐［ｃｙｘ邐［ｋ＾邋＾ＪＶａ－＾０）Ｊ邐（２逡逑ｏＪＵＪ邋ｋ邋？」ＵＩ＿ｈ逡逑＆，凡，ｘｍ，分別為軸承座、軸頸中心坐標(biāo)，在剛性基礎(chǔ)條件下，ｘ／＞＝ｈ＝0，逡逑則軸承油膜力表示為逡逑叫邋＿卜邋Ｃ－１ＪＭ，？ｉｎ逡逑ｋ，ｊ邐？」Ｗ邐＂逡逑[紓剩義憲�、，辶x夏福徨義希義賢跡玻倉岢兇ピ義希疲椋紓玻插澹攏澹幔潁椋睿玨澹猓歟錚悖脲澹酰睿椋翦義匣竦妹恐值ピ腦碩匠蹋梢雜美醋樽跋低車腦碩匠�，峨s冢胃黿詰恪ⅲ危戾義細(xì)齙ピ淖酉低�，系蛙嚹位移向琳n義希翦危懼義希輳�？，邋）＾ｘｉ，０ｙe�，０ｙ２，－－－，ｘＮ，０ｙＮ￣＾逦治（２邋１２）辶x希勰

本文編號：2752874