西安交通大學(xué)
博士學(xué)位論文
軸承—轉(zhuǎn)子—齒輪聯(lián)軸器耦合系統(tǒng)的動力學(xué)研究
李明
指導(dǎo)教師姓名：虞烈教授 西安交通大學(xué)
申請學(xué)位級別：博士
專業(yè)名稱：機械學(xué)
論文提交日期：1999年1月
論文答辯日期：1999年 月
摘 要
本文主要討論了由齒輪聯(lián)軸器耦合的軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)問題杈夜，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
第一：根據(jù)齒輪聯(lián)軸器輪齒變形的特點异剥，提出了適合內(nèi)齒輪嚙合的二梯形當(dāng)量齒形輪齒剛度的計算方法碧碉，與有限元法進行了比較析藕，其精度能滿足工程計算要求阻羞。在小擾動挫剑、齒輪聯(lián)軸器對中和不脫齒等條件下或悲，用六個剛度和阻尼系數(shù)來刻劃半齒輪聯(lián)軸器的力學(xué)行為，在此基礎(chǔ)上完整地建立了軸承—轉(zhuǎn)子—齒輪聯(lián)軸器耦合系統(tǒng)的運動微分方程怪与。應(yīng)用上述模型對齒輪聯(lián)軸器耦合的系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬夺刑，研究表明等效軸法在計算系統(tǒng)的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速、臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)時存在較大的誤差分别。其中齒輪聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)角剛度對耦合系統(tǒng)的動力學(xué)特性影響較大遍愿；在聯(lián)軸器對中良好并且潤滑充分時，齒輪聯(lián)軸器的內(nèi)阻尼對系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較小耘斩。對某一DH型離心壓縮機組電機軸—齒輪聯(lián)軸器—齒輪軸耦合系統(tǒng)進行了較詳細的動力學(xué)分析淌影。結(jié)果表明傳統(tǒng)的分析方法丟失一些非常重要的模態(tài)信息，對不平衡響應(yīng)的估算也是偏于不安全的圈喻。
對直齒和鼓型齒齒輪聯(lián)軸器上作用的彎矩進行了實驗研究脾韧，結(jié)果顯示對鼓形齒齒輪聯(lián)軸器而言轉(zhuǎn)角與彎矩近似為線性關(guān)系，而對于直齒齒輪聯(lián)軸器這一關(guān)系則是非線性的爸见。但就總體而言聂突，在外載荷和轉(zhuǎn)角均較小時，聯(lián)軸器上作用的彎矩不大应攘。這在實際機組的動力學(xué)計算中言刨，對齒輪聯(lián)軸器剛度和阻尼系數(shù)的合理選擇具有指導(dǎo)意義。
第二杰打，根據(jù)內(nèi)齒輪副的嚙合條件，導(dǎo)出了在不脫齒時內(nèi)齒輪副所滿足的約束方程甜海，基于拉格朗日方程在旋轉(zhuǎn)坐標系中建立了軸承—轉(zhuǎn)子—齒輪聯(lián)軸器系統(tǒng)的彎扭耦合運動方程搁鞭，討論了系統(tǒng)的彎扭耦合機理。對方程進行了近似的線性模態(tài)分析饵来，并從理論上分析了彎扭耦合的振動特征恢恼。對系統(tǒng)進行了非線性響應(yīng)數(shù)值計算和相應(yīng)的頻譜分析，結(jié)果顯示變扭耦合后胰默，在扭轉(zhuǎn)方向的擾動和簡諧干擾扭矩均會以不同的形式在彎曲方向表現(xiàn)出來场斑，并對系統(tǒng)的彎曲振動產(chǎn)生較大的影響；而彎曲振動對扭轉(zhuǎn)振動的影響則要小得多牵署。
第三漏隐，推導(dǎo)了在齒輪聯(lián)軸器具有靜不對中時系統(tǒng)的運動方程喧半，理論分析表明在不對中量不大時，不對中力是由齒面間的摩擦力（力矩）和內(nèi)齒套的慣性力（力矩）共同作用的結(jié)果青责，而且與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和齒輪聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)參數(shù)等有關(guān)挺据。數(shù)值分析表明在具有不對中的軸承—轉(zhuǎn)子—齒輪聯(lián)軸器系統(tǒng)中，不對中會在彎曲振動中產(chǎn)生2脖隶、4扁耐、6、8产阱、…等偶數(shù)倍頻的振動分量婉称，而在扭轉(zhuǎn)振動中會產(chǎn)生1、3构蹬、5甩幔、7…等奇數(shù)倍頻的振動分量，并且聯(lián)軸器的不對中量和內(nèi)阻尼越大辖京，則倍頻分量的幅值越大帝匙，從而為這類系統(tǒng)的不對中故障診斷提供更為合理的理論依據(jù)。
第四克干，通過計入軸承的非線性油膜力反狞，應(yīng)用PNF數(shù)值分析方法，分析了聯(lián)軸器耦合系統(tǒng)在失穩(wěn)后的分岔行為讽噪。對于平衡系統(tǒng)的分析表明平衡點失穩(wěn)后在一個較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)系統(tǒng)存在著穩(wěn)定的極限環(huán)跳清，不平衡系統(tǒng)則在周期解失穩(wěn)后會產(chǎn)生準周期運動和倍周期解等復(fù)雜的分岔現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：齒輪聯(lián)軸器渠吮，軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)客止，DH型離心壓縮機，動力學(xué)
下一頁
