Идентификация причин возбуждения несинхронных колебаний роторов турбокомпрессоров и способы снижения их амплитуд

Abstract

Дисертація присвячена ідентифікації причин збудження несинхронних коливань роторів турбокомпресорів і способам зниження їх амплітуд, і включає в себе розробку методу побудови дискретних багатомасових нелінійних математичних моделей роторів турбокомпресорів для дослідження впливу підшипників ковзання, внутрішнього тертя та інших параметрів на поведінку ротора в області стійких і нестійких частот обертання . На основі розробленої методики ідентифіковані конкретні нелінійні моделі роторних систем для різних типів підшипників ковзання. Досліджено вплив різних моделей внутрішнього тертя на стійкість і характер полігармонічних коливань роторів. Проведено експериментальні дослідження динаміки ротора турбокомпресора на різних типах підшипників. За результатами випробувань визначені граничні по стійкості частоти обертання ротора в залежності від дисбалансу. Також експериментально була отримана межа стійкості модельного ротора при зміні температури масла, що подається в підшипник, для різних типів підшипників; досліджено залежність зміни граничної по стійкості частоти обертання ротора від діаметрального зозору для 5-ти сегментного підшипника і вплив тиску масла, що подається в підшипник, на вібраційний стан ротора. Досліджуваним об'єктом є вібраційний стан гнучкого ротора турбокомпресора, обумовлений впливом нелінійних ефектів підшипників ковзання. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20905

Диссертация посвящена идентификации причин возбуждения несинхронных колебаний роторов турбокомпрессоров и способам снижения их амплитуд, и включает в себя разработку метода построения дискретных многомассовых нелинейных математических моделей роторов турбокомпрессоров для исследования влияния подшипников скольжения, внутреннего трения и других параметров на поведение ротора в области устойчивых и неустойчивых частот вращения. На основе разработанной методики идентифицированы конкретные нелинейные модели роторных систем для различных типов подшипников скольжения. Исследовано влияние различных моделей внутреннего трения на устойчивость и характер полигармонических колебаний роторов. Экспериментально исследованы границы устойчивости ротора при его вращении на различных типах подшипников скольжения, а также закономерности его колебаний в неустойчивой области частот вращения. Исследуемым объектом является вибрационное состояние гибкого ротора турбокомпрессора, обусловленное влиянием нелинейных эффектов подшипников скольжения. Приведен метод построения нелинейных дискретных математических моделей роторов. Как показали проведенные численные исследования, для роторов работающих как на сегментных подшипниках скольжения, так и на магнитном подвесе, диапазон рабочих частот вращения которых лежит в области первой критической частоты, допустимо использовать трехмассовую модель. Роторы, работающие между первой и второй критической частотой, необходимо представлять 4-массовой моделью. На основе разработанной четырехмассовой модели реального ротора с нелинейными опорами было оценено влияние нелинейной жесткости и циркуляционной силы, возникающей в различных типах подшипников, на устойчивость движения и нелинейные колебания ротора, а также исследованы некоторые закономерности влияния внутреннего трения на динамическое поведение ротора. Используя экспериментальные данные были определены значения коэффициента при нелинейной квадратичной жёсткости и коэффициента циркуляционной силы для различных типов подшипников. Проведены экспериментальные исследования динамики ротора турбокомпрессора на различных типах подшипников. По результатам испытаний определены значения граничной по устойчивости частоты вращения ротора в зависимости от дисбаланса. Также экспериментально была получена граница устойчивости модельного ротора при изменении температуры подаваемого в подшипник масла для различных типов подшипников, исследована зависимость изменения граничной по устойчивости частоты вращения ротора от диаметрального зазора для сегментного пятиколодочного подшипника и влияние давления подаваемого в подшипник масла на вибрационное состояние ротора. Результаты диссертационной работы заключающиеся в том, что разработанные математические модели, программное обеспечение, результаты вычислительных и экспериментальных исследований совместно с методикой и рекомендациями по проектированию роторов на подшипниках скольжения, позволяют уже на стадии проектирования производить оценку динамического состояния роторных систем с подшипниками скольжения, с учетом факторов, вызывающих автоколебания, внедрены на ОАО «Сумское НПО им М.В. Фрунзе», а также в учебном процессе на кафедре общей механики и динамики машин Сумского государственного университета. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20905

Dissertation is devoted to identification of reasons of asynchronous vibrations excitation for turbo-compressors rotors and methods of decreasing their amplitudes, and includes development of design method of discrete multiweight non-linear mathematical models of turbo-compressors rotors for researching effect of titling pad bearings, internal friction and other parameters on rotor behavior in range of stable and unstable frequencies of rotation. On the basis of developed method, specific non-linear models of rotor systems for different types of titling pad bearings have been identified. Effect of different models of internal friction on stability and nature of polyharmonic vibrations of rotors have been researched. Experimental researches of turbo-compressor rotor dynamics at different types of bearings have been conducted. Values of limiting speed of rotor depending of unbalance have been determined upon test results. Also, stability limit of model rotor at changing temperature of oil supplied to bearing for different types of bearings has been experimentally obtained, dependence of changing limit speed of rotor on diametrical clearance for segment five shoe bearing and effect of oil pressure supplied to bearing on rotor vibration state have been researched. The researched object is vibration state of turbo-compressor flexible rotor defined by effecting non-linear effects of titling pad bearings. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/20905