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球式自动平衡装置在突变偏心量激励下的动态特性研究

刘文倩  
【摘要】:旋转机械是许多现代化工业和企业的关键设备,是应用最为广泛的一类机械,如汽轮机、发电机、燃气轮机、压气机、风机、泵等,都是电力、石化、冶金等行业的核心设备。这些设备是否正常运行,直接影响着社会的经济效益和人们的生产生活,尤其是在现代科技的推动下,旋转机械的转速不断提高,这就对旋转机械工作时的安全性和可靠性提出了更高的要求,而振动问题一直是导致旋转机械故障的重要成因,解决这一问题的办法之一就是应用自动平衡装置实施在线自动平衡。球式自动平衡装置就是在线自动平衡的一种。 目前,对于球式自动平衡装置的研究主要都是针对滚球平衡原始偏心量的一些动态特性,而大多数旋转机械的转子在运行过程中随时间的推移其物理状态都会发生一定的变化,致使转子原始的平衡状态遭到破坏,因此,研究球式自动平衡装置在线跟踪平衡特性也很有重要意义。 本文针对球式自动平衡装置在突变偏心量和随机偏心量激励下的动态特性进行了理论建模、数值仿真和实验研究。主要研究内容如下: 1.分析了突变偏心量产生的原因、危害及振动特性;提出了自动平衡装置实现平衡的稳态技术指标;应用拉格朗日方程建立了球式自动平衡装置在突变偏心量和随机偏心量激励下的数学模型。 2.基于MATLAB的数值仿真方法,利用Runge—Kutta算法对球式自动平衡装置在突变偏心量及随机偏心量作用下的动态特性进了计算机仿真,并分析了其动态特性。 3.设计和构建了球式自动平衡装置在突变偏心量激励下的实验台,配置了相应的振动信号采集与测试系统。通过实验和仿真的对比,验证了球式自动平衡装置对突变偏心量的在线快速跟踪平衡特性。


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