轉子動力學導論

第1章 緒論 001
1.1 轉子動力學的基本概念 001
1.1.1 旋轉機械 001
1.1.2 轉子 002
1.1.3 轉子的振動 003
1.1.4 轉子動力學 003
1.2 轉子動力學的研究內容 004
1.2.1 轉子的動力學建模與計算 004
1.2.2 轉子的臨界轉速計算 004
1.2.3 轉子的不平衡響應 005
1.2.4 軸承的動力學特性 006
1.2.5 轉子的穩(wěn)定性 006
1.2.6 轉子的平衡技術 007
1.3 轉子動力學的發(fā)展概況 007
1.4 轉子動力學的研究現(xiàn)狀與展望 009
1.4.1 轉子的動力學設計 009
1.4.2 轉子的動力學特性 009
1.4.3 轉子的平衡技術 009
1.4.4 轉子振動噪聲和參數(shù)識別 010
1.4.5 轉子的振動控制技術 010
1.4.6 轉子動力學的發(fā)展方向 010
第2章 單圓盤轉子的動力學建模與計算 011
2.1 單圓盤轉子的模型與求解 011
2.1.1 剛性支承的單圓盤轉子 011
2.1.2 剛性支承的單圓盤轉子的運動微分方程 013
2.1.3 運動微分方程的解法 013
2.1.4 單圓盤轉子的動力學求解 015
2.2 單圓盤轉子的渦動與進動 016
2.2.1 轉子的渦動 016
2.2.2 轉子的進動 017
2.2.3 單圓盤轉子的渦動特性 018
2.2.4 外部阻尼對轉子渦動的影響 019
2.3 單圓盤轉子的不平衡響應與臨界轉速 021
2.3.1 質量偏心轉子的運動微分方程 021
2.3.2 單圓盤轉子的不平衡響應 022
2.3.3 單圓盤轉子的臨界轉速 023
2.3.4 外部阻尼對轉子不平衡響應的影響 024
2.4 轉子的陀螺效應 026
2.4.1 轉動坐標系下轉子的渦動 026
2.4.2 陀螺力矩 028
2.4.3 考慮陀螺力矩時轉子的運動微分方程 035
2.4.4 陀螺力矩對轉子臨界轉速的影響 039
2.5 單圓盤轉子算例 042
2.5.1 單圓盤轉子的進動角速度計算 042
2.5.2 單圓盤轉子的振型計算 045
2.6 彈性支承對轉子臨界轉速的影響 047
2.6.1 彈性支承的單圓盤轉子模型 047
2.6.2 彈性支承對轉子運動的影響 050
第3章 多圓盤轉子的動力學建模與計算 052
3.1 多圓盤轉子的模型 052
3.1.1 振動系統(tǒng)的柔度影響系數(shù) 053
3.1.2 達朗貝爾原理 056
3.1.3 多圓盤轉子的運動微分方程 057
3.2 多圓盤轉子的動力學求解 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 多圓盤轉子特征值的性質 065
3.2.3 多圓盤轉子的主振動 067
3.3 多圓盤轉子的臨界轉速 071
3.3.1 共振與臨界轉速的關系 071
3.3.2 多圓盤轉子臨界轉速的解法 072
3.3.3 多圓盤轉子算例 074
3.4 多圓盤轉子的不平衡響應 077
3.4.1 運動微分方程法求解多圓盤轉子的不平衡響應 078
3.4.2 模態(tài)疊加法求解多圓盤轉子的不平衡響應 079
第4章 轉子的傳遞矩陣計算方法 086
4.1 轉子的集總質量模型 086
4.1.1 轉子質量的離散化 086
4.1.2 滑動軸承的動力學模型 090
4.1.3 轉子支承的簡化 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 彈性支承轉子的Prohl 傳遞矩陣法 101
4.3.1 臨界轉速的Prohl 傳遞矩陣解法 101
4.3.2 轉子模態(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 106
4.4.1 剛性支承轉子的Prohl 傳遞矩陣法 106
4.4.2 利用剩余力矩求解轉子的臨界轉速 109
4.4.3 Porhl 傳遞矩陣法的優(yōu)缺點 110
4.4.4 Riccati 傳遞矩陣法 111
4.4.5 Riccati 傳遞矩陣法的改進 114
4.5 傳遞矩陣法的轉子算例 119
第5章 轉子的平衡技術 123
5.1 轉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 剛性轉子和撓性轉子 125
5.1.3 靜不平衡、偶不平衡與動不平衡 127
5.1.4 轉子不平衡的產(chǎn)生原因 128
5.2 剛性轉子的平衡技術 128
5.2.1 剛性轉子的平衡原理 128
5.2.2 剛性轉子的通用平衡機 131
5.2.3 剛性轉子的現(xiàn)場平衡 133
5.2.4 剛性轉子的平衡品質 136
5.3 撓性轉子的平衡技術 138
5.3.1 撓性轉子的模態(tài)平衡法 138
5.3.2 撓性轉子的影響系數(shù)平衡法 146
5.3.3 撓性轉子的軸系現(xiàn)場平衡 148
5.4 其他平衡技術 150
5.4.1 小二乘影響系數(shù)法 150
5.4.2 模態(tài)響應圓法 152
5.4.3 諧分量法 154
5.4.4 撓性轉子的平衡策略與準則 155
第6章 旋轉機械的振動測試與故障診斷 157
6.1 概述 157
6.1.1 旋轉機械的振動類型 157
6.1.2 旋轉機械振動測試的作用 159
6.1.3 旋轉機械振動測試的內容 159
6.2 旋轉機械的振動測試 160
6.2.1 旋轉機械振動測試系統(tǒng)的結構 160
6.2.2 傳感器的選用 161
6.2.3 旋轉機械的振動測量方式 170
6.2.4 旋轉機械常用的振動測試技術 172
6.2.5 旋轉機械振動評定標準 179
6.3 旋轉機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 伯德圖與極坐標圖 195
6.3.6 振動趨勢圖 198
附錄A 轉子動力學算例的Matlab 程序 200
附錄A.1 三自由度簡支梁的模態(tài)計算 200
附錄A.2 剛性支承單圓盤轉子的臨界轉速與模態(tài)振型計算 202
附錄A.3 彈性支承單圓盤轉子的臨界轉速與模態(tài)振型計算 204
附錄A.4 雙圓盤轉子的臨界轉速與模態(tài)振型計算 206
附錄A.5 Prohl 傳遞矩陣法計算轉子的臨界轉速與模態(tài)振型 209
附錄B 轉子動力學術語中英文對照 212
參考文獻 216