温度场对双转子系统动力特性影响的分析

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双盘转子系统动力特性分析及优化设计

双盘转子系统动力特性分析及优化设计摘要：本文使用动力学模型来研究双盘转子系统的动力特性，并介绍优化设计方法，帮助有关工程师在实际设计中进行更有效的调优。

一些实例用来说明由此可获得的优势。

关键词：双盘转子系统，动力特性，优化设计正文：双盘转子系统是一种重要的动力机械系统，主要应用于航空航天和军事等领域，其动力特性与性能质量直接关系到其外形、大小、耐久性以及节能等，因此被广泛的重视。

本文将探讨双盘转子系统动力特性分析和优化设计的基本原理，并使用现代优化算法对双盘系统进行有效优化设计。

该文开发了一套动力学模型，用以模拟双盘转子系统的稳易性、平衡性、采样性和动态特性等。

在双盘转子系统实际设计和优化过程中，应用了模式识别技术，用以提取双盘转子系统的关键特性参数，经过综合考虑和评价，提出了相应的优化设计策略，以期实现双盘转子系统的性能优化。

最后，本文将讨论研究成果，总结双盘转子系统的动力特性分析和优化设计方法的可行性，并展望未来的研究领域。

双盘转子系统的优化设计可以应用于航空航天、军事和其他领域，以提高运行的性能和效率。

优化设计的关键在于抓住系统动力特性的参数，并通过模式识别技术进行提取，然后使用现代优化算法来实现有效的参数调优。

一般而言，双盘转子系统的优化设计可以用于调整系统中的质量系数、外形尺寸和结构构型，以便提高系统的性能和效率。

例如，在轮毂及驱动轮的设计中，通过调整其齿数或者几何尺寸，可以使系统的磨损更少，提高寿命，减少能耗；在轴和轴承的设计中，可以使用高强度材料，以降低转子的质量；在涡轮叶片的设计中，可以综合考虑涡轮叶片的参数，以更好地实现低压损失性能。

此外，还可以根据系统动力特性，进行更加系统化的优化设计，以改善系统的可靠性、耐久性和动态特性。

总之，双盘转子系统优化设计既可以提高性能又可以改善动力特性，为有关工程师提供了更有效的调优方式，是实现节能减排的重要手段。

实施双盘转子系统优化设计的有效手段是采用现代优化算法，如遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法和免疫搜索算法等。

温度变化对电机危害的分析

0引言电机是不均质体,从电机的构成和材料来看, 由绕组、浸漆、硅钢、钢材、绝缘胶、绑带、氧化膜绝缘层、涂制绝缘层及加固用绝缘泥、槽楔(木、竹质或树脂) 、填充绝缘导磁材料等十几种材料组成,各种材料的温度特性、膨胀系数都各不相同。

因此,电机温度的骤变(骤升或骤降)对电机影响很大,突出表现在各种材料间由于膨胀系数不同而出现相对移动,材料间出现间隙、裂缝。

电机内部出现的间隙、空隙、裂缝,人们往往会意识到和观察到,但并未思考其成因,并因此忽略对它的关注、管理。

久而久之,随着时间的推移,问题会越积累越多,绕组在定子槽内不能被很好地固定,空隙大到一定程度,绕组会振动。

因为绕组在电能与机械能的转化过程中受力,其局部振动会加剧空隙的扩大,同时也加剧电机绕组本身外层绝缘漆的磨损、脱落,加剧电机耐压和绝缘能力的降低。

这种有害过程发展到一定程度会表现为电机某一相接地或间歇性接地,更严重的情况是二相或三相同时有以上情况发生,最严重的情况是通过电机定子或转子的硅钢片使二相或三相短路, 这种情况一旦发生往往会造成定子或转子严重变形、烧熔、报废。

当然,这种情况少有发生,而经常出现的情况是由于膨胀系数的不同使得绕组松动、振动、噪声加大、槽楔脱落,即使被人们发现, 也已经导致电机本身不得不进行大修处理,电机的使用寿命缩短,大修周期得不到保障。

1电机呼吸现象产生本文所提到的电机既包括异步电机、同步电机,也包括直流电机,既包括电动机也包括发电机。

因此,抛开各种类型电机的特殊性,专门研究电机的普遍性。

众多材料形成的不均质体(定子、转子)的热应力随温度变化,每种材质均会按照自己的膨胀系数随温度变化而膨胀和收缩,有些材料的膨胀系数是相近或相同的,有些则相差较多,膨胀系数的差异意味着热应力大小的不同,膨胀系数相近或相同的材质在一起,热应力相对较小,反之,热应力会相对较大。

理论上讲,只要膨胀系数有差别的材质在一起,那么温度的变化就会带来热应力,热应力的大小取决于膨胀系数差别及温度变化的骤缓,热应力的方向沿电机轴向分为径向胀缩热应力和轴向胀缩热应力,两种应力在分析时可作为单个力来分析,但两个力之间也相互关联,相互影响,同时电机定子、转子的各材质间均有这种应力。

航空发动机双转子系统的振动特性分析

航空发动机双转子系统的振动特性分析宋雪峰【摘要】以某航空发动机双转子系统为研究对象,建盘考虑coriolis效应的双转子轴承系统的动力学模型,采用有限元法对双转子系统进行了模态分析和振型计算;分析不同转速比下转子系统的不平衡响应,发现不同转速比对转子的共振点影响极小,但是对振幅有一定的影响;研究转子的支承刚度对系统频率的影响,发现随着支承刚度的增加,转子的频率也会逐渐增大,但当刚度达到108以上时,频率变化甚小.研究结果为双转子系统的设计与计算提供理论参考.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】2页(P170-171)【关键词】双转子;振动特性;有限元【作者】宋雪峰【作者单位】黄石新兴管业有限公司,湖北黄石435005;北京工业大学电子信息与工程控制学院,北京100000【正文语种】中文【中图分类】O3220 引言由于发动机有着结构复杂、转速高，高低压转子之间存在转速差，同时也受到自身结构因素、支撑布局等方面因素的影响，这些因素直接影响了转子系统的动力特性，也是国内外专家学者研究的重点问题，Gunter［1］应用传递矩阵法对同向转子和反向转子系统的临界转速和不平衡响应进行了计算和分析；K Gupta［2］采用传递矩阵法计算分析了转子的临界转速，模态振型及转子间的相互激励；陈果［3］采用 Newmark-β 法和改进的 Newmark-β 法相结合的数值积分获取系统的非线性动力学响应；罗贵火［4］考虑中介轴承中的非线性因素建立了双转子系统动力学模型，通过数值分析和实验验证研究了反向旋转双转子系统的响应特性；白雪川［5］利用基础运动的航空发动机双转子模型试验台，研究了机动飞行对反向旋转双转子系统动力学特性的影响。

上述这些文献基本上都是基于传递矩阵法和数值分析来建立的求解方法，这使得具有复杂结构特征转子系统的临界转速在工程应用中受到限制。

本文以有限元理论为基础，建立某航空发动机双转子轴承系统的动力学模型，分析了双转子系统的模态特征，以及在不同激励下的响应问题，分析的结果对该类转子系统的设计和分析具有重要的参考价值。

复杂温度外场作用下转子系统振动特性研究

ｗｅｅｅｐｏｅ．Ｔｈｅｕｔｈｗｈｔｈｏｏｓｓｅｒｓｏｓｍｐｉｕｅｉｃｅｓｄｓｇｉｃｎｌｅｈｏｐｅｈｒｍｌｙｄｅｒｓｌｓｓｏｔａｅｒｔｒｙｔｍｅｐｎｅａｌｄｎｒａｅｉｎｆａｔｙｗｈｎｔｅｃｍｌｘｔｅｔｉｔｍｐｒｔｒｉｌｓｃｎｉｅｅ．Ｗｉｈｔｒ — ｕｉｃｅｓｓｈｍｐｉｕｅｆｔｅｒｔｒｓｓｅａｅｇａｕｌｎｒａｅ．ｅｅａｕｅｆｄｉｏｓｄｒｄｅｔｔｅｓａｔｈｐｔｍｅｉｒａｅ，ｔｅａｌｄｓｏｈｏｏｙｔｍｒｒｄａｌｉｃｅｓｄｎｔｙＷｈｎｔｅｓａｔｔｍｅｅｃｅｓ１，ｔｅａｌｕｅｉｉｃｅｓｄａｍｏｔｌｅｒｙｅｈｔｒｉｘｅｄＳｈｍｐｉｄｓｎｒａｅｌｓｉａｌ．５ｔｎ
（ｃｏｌｆＭｅｈｎｃｌＥｎｉｅｒｎＳｈｏｃａｉａｇｎｅｉｇ，ＬｉｏｉｇＳｈａＵｎｖｒｉｙ，ＦｕｈｎＬｉｏｉｇ１３０ｏａｎｎｈｉｕｉｅｓｔｓｕａｎｎ１０１，Ｐ．Ｃｈｎ）Ｒ．ｉａ
复杂温度外场作用下转子系统振动特性研究
张巨伟，朱向哲
（宁石油化工大学机械工程学院，辽宁抚顺１３０）辽１０１
摘
要：转子系统往往要在高转速、温、高高压等恶劣环境下工作，受力情况非常复杂。以多自由度转子为其

温度场对结构性能的热力学影响

温度场对结构性能的热力学影响在工程领域中，温度是一个非常重要的参数，它对结构的性能有着深远的影响。

温度场的变化会导致结构材料的热膨胀或收缩，从而引起结构的形变和应力的产生。

本文将探讨温度场对结构性能的热力学影响，并分析其在不同工程领域中的应用。

首先，温度场对结构的热膨胀和收缩起着至关重要的作用。

当结构材料受热时，分子内部的热运动增加，导致分子间的距离增大，从而使材料的体积膨胀。

相反，当结构材料受冷时，分子内部的热运动减小，分子间的距离减小，导致材料的体积收缩。

这种热膨胀和收缩的变化会引起结构的形变，进而影响结构的性能。

例如，在桥梁工程中，温度的变化会引起桥梁的伸缩缝发生变形，从而影响桥梁的整体稳定性。

其次，温度场对结构材料的性能也会产生应力的影响。

当结构受到温度变化的影响时，材料内部会产生热应力。

热应力是由于材料的热膨胀或收缩引起的，它会导致结构的变形和应力的产生。

如果结构材料的热膨胀系数不均匀，或者结构的形状复杂，热应力会更加明显。

这种热应力的影响可能导致结构的破坏或失效。

因此，在工程设计中，必须考虑到温度场对结构的热应力影响，以保证结构的安全性和可靠性。

温度场对结构性能的热力学影响不仅在土木工程中有重要应用，还在航空航天、电子设备等领域中发挥着重要作用。

例如，在航空航天工程中，航空器在高速飞行过程中会受到空气摩擦引起的高温影响，这将导致航空器材料的热膨胀和应力的产生。

为了保证航空器的安全性和性能稳定，必须对温度场进行精确的分析和设计。

在电子设备领域，温度场对电子元件的性能也有着重要影响。

电子元件在工作过程中会产生热量，如果不能及时散热，温度将升高，从而影响电子元件的工作性能和寿命。

因此，在电子设备设计中，必须合理设计散热系统，以保证电子元件的正常工作和寿命。

总之，温度场对结构性能的热力学影响是一个非常重要的问题。

温度的变化会引起结构材料的热膨胀或收缩，从而导致结构的形变和应力的产生。

这种热力学影响在土木工程、航空航天、电子设备等领域中都有着广泛的应用。

电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究

电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究电主轴热态特性对轴承—转子系统动力学特性的影响研究摘要：电主轴是工业生产中常用的精密机械设备，它具有很大的市场需求和应用前景。

本文以电主轴的热态特性为研究对象，探讨了电主轴热态对轴承—转子系统动力学特性的影响。

通过数值模拟和实验验证，结果表明电主轴热态对轴承—转子系统的振动响应有显著影响，尤其是在高转速运行下，热态特性更加需要重视。

1. 引言电主轴作为一种高速度与高精度要求的机械元件，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车等领域。

在高速转动的过程中，电主轴的温度会升高，影响其动力学特性。

轴承-转子系统作为电主轴的核心组成部分，其振动响应是评价电主轴运行质量的重要指标。

因此，探究电主轴的热态特性对轴承-转子系统的动力学特性的影响具有一定的理论和应用价值。

2. 电主轴热态特性分析2.1 电主轴的工作原理电主轴通过电机的驱动，使转子高速旋转，从而实现工件的加工。

在高速旋转过程中，各个部件之间摩擦产生大量的热量，使得电主轴温度升高。

2.2 电主轴热传导分析电主轴中的热量主要通过热传导和热辐射的方式传递出来。

热传导是指物质内部由高温区域传递到低温区域的热量传递方式。

电主轴的热传导受到材料的导热性能、传热距离、温度梯度等因素的影响。

2.3 电主轴的热膨胀效应电主轴受热膨胀效应的影响，因为温度升高，会导致电主轴的长度和直径增加，从而影响到轴承-转子系统的几何结构和运动特性。

3. 轴承-转子系统动力学特性分析3.1 轴承—转子系统的振动特性轴承—转子系统振动特性是其动力学特性的重要表现形式。

振动包括径向振动和轴向振动两种。

径向振动是指垂直于旋转轴的振动，轴向振动是指沿转子转动方向的振动。

3.2 轴承—转子系统的共振问题共振是指系统在特定的激励频率下，振幅与外力频率完全或近乎相等的现象。

轴承—转子系统在共振频率处容易出现振动过大、工作不稳定等问题。

4. 电主轴热态特性对轴承-转子系统动力学特性的影响4.1 热态对振动响应的影响电主轴的热态特性会改变轴承-转子系统的刚度、阻尼等动力学特性，从而影响其振动响应。

高温环境下离心式风机叶片动态特性分析

高温环境下离心式风机叶片动态特性分析在高温环境下，离心式风机叶片的动态特性分析是一项关键的工作，可以帮助我们理解叶片在高温环境下的工作情况，从而优化设计、提高效率、延长使用寿命。

本篇文章将介绍高温环境对离心式风机叶片动态特性的影响，并讨论可能的解决方案。

高温环境对离心式风机叶片动态特性的影响在高温环境下，离心式风机叶片受到许多因素的影响，如材料热膨胀、材料强度下降、涡轮增压器排气温度升高等。

这些因素会影响叶片的振动特性、动态刚度和叶片的临界转速等。

首先，高温环境下材料的热膨胀会导致离心式风机叶片的变形，影响叶片的几何形状和气动性能。

叶片的变形会导致不平衡和振动，进而影响风机的稳定性和可靠性。

因此，在设计叶片时需要考虑材料的热膨胀系数，并采取相应的措施，如增加叶片的厚度、改变材料组合等，来减小叶片的热膨胀变形。

其次，高温环境下材料强度会下降，使得叶片的刚度降低。

叶片刚度的降低会导致叶片的振动幅度增大，产生共振和疲劳断裂等问题。

为了克服这个问题，可以选择具有较高热稳定性和机械强度的材料，或者在叶片上增加支撑结构以提高其刚度。

此外，高温环境下涡轮增压器排气温度的升高也会对离心式风机叶片的动态特性产生影响。

排气温度升高会导致叶片受到更大的热负荷，使得叶片的工作点发生偏移，进而影响叶片的振动特性和临界转速。

为了解决这个问题，可以调整叶片的设计参数，如增加叶片的尺寸、改变叶片的弯曲角度等，以增加叶片的热负荷承受能力。

可能的解决方案针对高温环境下离心式风机叶片动态特性的影响，我们可以采取以下解决方案来优化设计：1. 材料选择：选择具有较高热稳定性和机械强度的材料，可以提高叶片的刚度和耐高温性能。

常用的高温材料包括耐高温合金、耐高温陶瓷等。

2. 几何优化：通过优化叶片的几何形状，如增加叶片的厚度、改变叶片的弯曲角度等，可以减小叶片的热膨胀变形，提高叶片的稳定性。

3. 冷却技术：采用有效的冷却技术可以降低叶片的工作温度，减小热应力，延长叶片的使用寿命。

瞬态温度场对转子系统动力特性的影响

瞬态温度场对转子系统动力特性的影响张永旺;王克明;王燕琳;郭立全【摘要】A rotor calculation model which can expand freely in the axial direction is established in this pa-per ,and the effects of transient temperature field on dynamic behavior of this rotor system isanalyzed with fi-nite element method. With reference to the heating convection boundary conditions,the transient temperature field of the rotor system is constructed with ANSYS software. The critical speeds of the rotor system under the condition of room temperature and the transient temperature field are calculated respectively,and the re-sults are compared and analyzed. Results show that the critical speeds of the rotor system under the transient temperature field has its relative error by 3.95% at most,and it has a greater impact on the second critical speed of the rotor system.%建立了一个轴向可自由伸缩的单转子系统计算模型，采用有限元法分析了瞬态温度场对单转子系统动力特性的影响。

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文章编号：２０９５—１２４８（２０１３）０系统动力特性影响的分析
张婷婷，王克明，孙阳，景晓东
（沈阳航空航天大学航空航天工程学部（院），沈阳１１０１３６）
Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄｏｎｄｙｎａｍｉｃ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｕａｌ－ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｄｕａ１ｒｏｔｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｃａｎｅｘｐａｎｄｆｒｅｅｌｙｉｎｔｈｅａｘｉｌａｄｉｒｅｃｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄｏｎｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｔｈｉｓｄｕａｌ — ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｒｅａａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｗｉｈｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｈｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆａｎａｅｒｏｅｎｇｉｎｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍ．ａｓｔｅａｄｙ．ｓｔａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｄｕａｌ — ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｉｔｈＡＮＳＹＳＳＯｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｓａｎｄｕｎｂａｌａｎｃｅｄｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｈｅｔｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｆｏｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｎａｍｅｌｙ，ｉｇｎｏｉｎｒｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒ —
第３０卷第１期
２０１３年２月
沈阳航空航天大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ＶＯ１．３０Ｎｏ．１
Ｆｅｂ．２０１３
ａｔｕｒｅｉｅｆｌｄ，ｃｏｎｓｉｄｅｉｎｒｇｔｈｅｗｈｏｌｅｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄ，ｏｎｌｙｃｏｎｓｉｄｅｉｎｒｇｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄｏｆ
摘要：建立了一个轴向可自由伸缩的双转子系统计算模型，采用有限元法，分析了温度场对该双转
子系统动力特性的影响。参照航空发动机转子系统的温度分布情况，通过ＡＮＳＹＳ软件构造了该双转子系统的稳态温度场。分别在常温状态、考虑整体温度场、只考虑轴的温度场以及只考虑盘的温度场４种情况下，计算了该双转子系统的临界转速和不平衡响应，并进行了对比分析。结果表明，温度场作用下双转子系统的临界转速要比常温状态下的低，内、外转子分别为主激励的第一阶临界转速相对误差都已接近６％。盘的温度对于转子系统动力特性的影响要比轴的温度小得
ＺＨＡＮＧＴｉｎｇ－ｔｉｎｇ，ＷＡＮＧＫｅ — ｍｉｎｇ，ＳＵＮＹａｎｇ，ＪＩＮＧＸｉａｏ — ｄｏｎｇ
（ＦａｃｕｌｔｙｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＡｅｒｏｓｐａｃｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０１３６）
ｔｈｅｓｈａｆｔ，ａｎｄｏｎｌｙｃｏｎｓｉｄｅｉｎｇｒｈｅｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄｓｏｆｈｅｔｄｉｓｋｒｅａｃａｌｃｕｌａｔｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｒｅａｃｏｍｐａｒｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｓｈｏｗｓｈａｔｔｔｈｅｃｉｔｒｉｃｌａｓｐｅｅｄｓｏｆｔｈｅｄｕａｌ — ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｅｆｌｄｒｅａｌｏｗｅｒｔｈａｎｈｏｔｓｅｕｎｄｅｒｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｓｏｆｉｒｆｓｔｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｓｅｘｃｉｔｅｄｂｙｔｈｅｉｎｎｅｒｒｏｔｏｒａｎｄｏｕｔｅｒｒｏｔｏｒｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅａｂｏｈｔｃｌｏｓｅｔｏ６％．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｄｉｓｋｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎｔｈｅｄｙ — ｎａｍｉｃｃｈｒａａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｄｕａ１．ｒｏｔｏｒｓｙｓｔｅｍｒｅａｍｕｃｈｓｍａｌｌｅｒｈａｔｎｔｈｏｓｅｏｆｈｅｔｓｈａｔｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．
多。
关键词：温度场；双转子系统；临界转速；不平衡响应中图分类号：Ｖ２３１．９６文献标志码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—１２４８．２０１３．０１．００８