轉(zhuǎn)子動力學(xué)導(dǎo)論

第1章 緒論 001
1.1 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的基本概念 001
1.1.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械 001
1.1.2 轉(zhuǎn)子 002
1.1.3 轉(zhuǎn)子的振動 003
1.1.4 轉(zhuǎn)子動力學(xué) 003
1.2 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究內(nèi)容 004
1.2.1 轉(zhuǎn)子的動力學(xué)建模與計(jì)算 004
1.2.2 轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算 004
1.2.3 轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng) 005
1.2.4 軸承的動力學(xué)特性 006
1.2.5 轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性 006
1.2.6 轉(zhuǎn)子的平衡技術(shù) 007
1.3 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展概況 007
1.4 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的研究現(xiàn)狀與展望 009
1.4.1 轉(zhuǎn)子的動力學(xué)設(shè)計(jì) 009
1.4.2 轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性 009
1.4.3 轉(zhuǎn)子的平衡技術(shù) 009
1.4.4 轉(zhuǎn)子振動噪聲和參數(shù)識別 010
1.4.5 轉(zhuǎn)子的振動控制技術(shù) 010
1.4.6 轉(zhuǎn)子動力學(xué)的發(fā)展方向 010
第2章 單圓盤轉(zhuǎn)子的動力學(xué)建模與計(jì)算 011
2.1 單圓盤轉(zhuǎn)子的模型與求解 011
2.1.1 剛性支承的單圓盤轉(zhuǎn)子 011
2.1.2 剛性支承的單圓盤轉(zhuǎn)子的運(yùn)動微分方程 013
2.1.3 運(yùn)動微分方程的解法 013
2.1.4 單圓盤轉(zhuǎn)子的動力學(xué)求解 015
2.2 單圓盤轉(zhuǎn)子的渦動與進(jìn)動 016
2.2.1 轉(zhuǎn)子的渦動 016
2.2.2 轉(zhuǎn)子的進(jìn)動 017
2.2.3 單圓盤轉(zhuǎn)子的渦動特性 018
2.2.4 外部阻尼對轉(zhuǎn)子渦動的影響 019
2.3 單圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)與臨界轉(zhuǎn)速 021
2.3.1 質(zhì)量偏心轉(zhuǎn)子的運(yùn)動微分方程 021
2.3.2 單圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng) 022
2.3.3 單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 023
2.3.4 外部阻尼對轉(zhuǎn)子不平衡響應(yīng)的影響 024
2.4 轉(zhuǎn)子的陀螺效應(yīng) 026
2.4.1 轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)子的渦動 026
2.4.2 陀螺力矩 028
2.4.3 考慮陀螺力矩時(shí)轉(zhuǎn)子的運(yùn)動微分方程 035
2.4.4 陀螺力矩對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響 039
2.5 單圓盤轉(zhuǎn)子算例 042
2.5.1 單圓盤轉(zhuǎn)子的進(jìn)動角速度計(jì)算 042
2.5.2 單圓盤轉(zhuǎn)子的振型計(jì)算 045
2.6 彈性支承對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響 047
2.6.1 彈性支承的單圓盤轉(zhuǎn)子模型 047
2.6.2 彈性支承對轉(zhuǎn)子運(yùn)動的影響 050
第3章 多圓盤轉(zhuǎn)子的動力學(xué)建模與計(jì)算 052
3.1 多圓盤轉(zhuǎn)子的模型 052
3.1.1 振動系統(tǒng)的柔度影響系數(shù) 053
3.1.2 達(dá)朗貝爾原理 056
3.1.3 多圓盤轉(zhuǎn)子的運(yùn)動微分方程 057
3.2 多圓盤轉(zhuǎn)子的動力學(xué)求解 061
3.2.1 多自由度系統(tǒng)的特征值和模態(tài)振型 061
3.2.2 多圓盤轉(zhuǎn)子特征值的性質(zhì) 065
3.2.3 多圓盤轉(zhuǎn)子的主振動 067
3.3 多圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 071
3.3.1 共振與臨界轉(zhuǎn)速的關(guān)系 071
3.3.2 多圓盤轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的解法 072
3.3.3 多圓盤轉(zhuǎn)子算例 074
3.4 多圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng) 077
3.4.1 運(yùn)動微分方程法求解多圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng) 078
3.4.2 模態(tài)疊加法求解多圓盤轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng) 079
第4章 轉(zhuǎn)子的傳遞矩陣計(jì)算方法 086
4.1 轉(zhuǎn)子的集總質(zhì)量模型 086
4.1.1 轉(zhuǎn)子質(zhì)量的離散化 086
4.1.2 滑動軸承的動力學(xué)模型 090
4.1.3 轉(zhuǎn)子支承的簡化 092
4.2 傳遞矩陣 095
4.2.1 傳遞矩陣的建立方法 095
4.2.2 帶彈性支承的剛性薄圓盤的傳遞矩陣 099
4.2.3 圓盤與軸段組合部件的傳遞矩陣 100
4.3 彈性支承轉(zhuǎn)子的Prohl 傳遞矩陣法 101
4.3.1 臨界轉(zhuǎn)速的Prohl 傳遞矩陣解法 101
4.3.2 轉(zhuǎn)子模態(tài)振型的Prohl 傳遞矩陣解法 105
4.4 傳遞矩陣法的拓展與改進(jìn) 106
4.4.1 剛性支承轉(zhuǎn)子的Prohl 傳遞矩陣法 106
4.4.2 利用剩余力矩求解轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速 109
4.4.3 Porhl 傳遞矩陣法的優(yōu)缺點(diǎn) 110
4.4.4 Riccati 傳遞矩陣法 111
4.4.5 Riccati 傳遞矩陣法的改進(jìn) 114
4.5 傳遞矩陣法的轉(zhuǎn)子算例 119
第5章 轉(zhuǎn)子的平衡技術(shù) 123
5.1 轉(zhuǎn)子不平衡的基本概念 123
5.1.1 不平衡量及其分布 123
5.1.2 剛性轉(zhuǎn)子和撓性轉(zhuǎn)子 125
5.1.3 靜不平衡、偶不平衡與動不平衡 127
5.1.4 轉(zhuǎn)子不平衡的產(chǎn)生原因 128
5.2 剛性轉(zhuǎn)子的平衡技術(shù) 128
5.2.1 剛性轉(zhuǎn)子的平衡原理 128
5.2.2 剛性轉(zhuǎn)子的通用平衡機(jī) 131
5.2.3 剛性轉(zhuǎn)子的現(xiàn)場平衡 133
5.2.4 剛性轉(zhuǎn)子的平衡品質(zhì) 136
5.3 撓性轉(zhuǎn)子的平衡技術(shù) 138
5.3.1 撓性轉(zhuǎn)子的模態(tài)平衡法 138
5.3.2 撓性轉(zhuǎn)子的影響系數(shù)平衡法 146
5.3.3 撓性轉(zhuǎn)子的軸系現(xiàn)場平衡 148
5.4 其他平衡技術(shù) 150
5.4.1 小二乘影響系數(shù)法 150
5.4.2 模態(tài)響應(yīng)圓法 152
5.4.3 諧分量法 154
5.4.4 撓性轉(zhuǎn)子的平衡策略與準(zhǔn)則 155
第6章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動測試與故障診斷 157
6.1 概述 157
6.1.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動類型 157
6.1.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測試的作用 159
6.1.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測試的內(nèi)容 159
6.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動測試 160
6.2.1 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 160
6.2.2 傳感器的選用 161
6.2.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動測量方式 170
6.2.4 旋轉(zhuǎn)機(jī)械常用的振動測試技術(shù) 172
6.2.5 旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動評定標(biāo)準(zhǔn) 179
6.3 旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動圖譜分析與故障診斷方法 182
6.3.1 頻譜圖 182
6.3.2 三維頻譜圖 187
6.3.3 軸心位置圖 188
6.3.4 軸心軌跡圖 190
6.3.5 伯德圖與極坐標(biāo)圖 195
6.3.6 振動趨勢圖 198
附錄A 轉(zhuǎn)子動力學(xué)算例的Matlab 程序 200
附錄A.1 三自由度簡支梁的模態(tài)計(jì)算 200
附錄A.2 剛性支承單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型計(jì)算 202
附錄A.3 彈性支承單圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型計(jì)算 204
附錄A.4 雙圓盤轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型計(jì)算 206
附錄A.5 Prohl 傳遞矩陣法計(jì)算轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速與模態(tài)振型 209
附錄B 轉(zhuǎn)子動力學(xué)術(shù)語中英文對照 212
參考文獻(xiàn) 216