转子扭振与故障模拟多功能试验台设计
多子系统双层隔振实验台设计
多子系统双层隔振实验台设计吴强;华春蓉;闫兵;董大伟【摘要】动力包双层隔振系统除机组外还有静压泵和空空冷却装置的隔振,从而构成了典型的多子系统双层隔振系统,其隔振设计将直接影响动力包结构部件的工作寿命和动车的乘坐舒适性.为研究多子系统双层隔振系统的隔振设计方法,以内燃动车动力包隔振系统设计为对象,设计了一种多子系统双层隔振实验台,重点对公共构架、安装支架等进行了结构设计;并利用ANSYS软件对安装支架进行了动态性能分析;通过虚拟装配设计保证了结构部件之间不存在装配干涉;最后对加工完成的实验台进行了测试,结果表明实验台隔振效果明显.可对多子系统双层隔振系统的隔振设计进行实验研究.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】4页(P206-209)【关键词】动力包;多子系统;双层隔振;实验台;结构设计;动态性能【作者】吴强;华春蓉;闫兵;董大伟【作者单位】西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031;西南交通大学机械工程学院,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】TH16;TB53内燃动车中动力包结构是典型的多子系统双层隔振系统，其隔振设计的不合理将直接影响结构部件的工作性能，同时使动车乘坐舒适性大大降低[1]。
利用隔振实验台可以获取隔振性能参数、验证隔振优化设计的规律，从而为隔振系统机理和特性研究提供参考。
现有的隔振实验台，针对柴油机等对象的单双层隔振实验台的研究比较广泛[2-4]，但缺少类似动力包这类的多子系统双层隔振实验台。
因此，论文以内燃动车动力包结构为对象设计了一种多子系统双层隔振实验台，对安装支架进行了动态性能分析，并对加工完成的实验台进行了测试，验证了实验台的可靠性。
内燃动车中动力包结构，如图1所示。
柴油发电机组与公共构架之间安装了5个隔振器，空空冷却装置通过2个垂向隔振器与公共构架连接，静压泵组通过4个垂向隔振器与公共构架连接。
旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析
旋架式加速度过载模拟实验台结构设计与分析旋架式加速度过载模拟实验台是一种用来模拟飞机、航天器等载具在重力加速度场下受到的惯性负载的实验设备。
其主要结构包括架体、模拟加速器、控制系统等主要部分。
下面将对旋架式加速度过载模拟实验台的结构进行设计与分析。
首先，对实验台的架体进行设计。
架体主要由支撑框架和旋转机构组成。
支撑框架通常采用钢结构，确保实验台的稳定性和承载能力。
旋转机构则是通过电机驱动实验台进行旋转运动。
为了保证实验台运动的平稳性和精度，旋转机构需要具备较高的控制精度和刚度。
其次，模拟加速器是实验台的核心组成部分。
模拟加速器通常由加速器和负载平台两部分组成。
加速器的设计要求能够产生与所模拟负载相匹配的加速度。
常用的加速器包括离心力加速器和线性加速器。
离心力加速器通过旋转实现加速，线性加速器则通过电磁、液压等原理实现加速。
负载平台则是负责载具或模拟物体的受力传递和固定，其设计要求具备较高的承载能力和刚度。
最后，控制系统是实验台的关键部分。
控制系统主要负责对实验台的运动进行控制和调整。
其设计要求具备较高的控制精度和可靠性。
常用的控制系统包括闭环控制系统和开环控制系统。
闭环控制系统通过对实验台运动状态的实时监测和调整，实现对实验台运动的精确控制；开环控制系统则是通过预先设定运动参数，直接对实验台进行运动控制。
通过以上的结构设计和分析，可以实现旋架式加速度过载模拟实验台对载具在重力加速度场下受到的惯性负载进行模拟。
在实际应用中，还需要考虑实验台的安全性和可靠性。
同时，实验台的设计还需要根据具体的应用需求进行优化和调整。
泵振动原因、测试与解决方法
泵振动原因和测试与解决方法目录_Toc34896210总则 (3)振动评估 (3)泵的运行点对振动的影响 (4)泵入口设计对振动的影响 (5)平衡 (6)泵/驱动机对中 (6)共振 (7)转子动力学评估 (9)流体“增加质量”对转子动力学固有频率的影响 (10)环形密封“Lomakin效应”对转子动力学固有频率的影响 (10)转子扭转分析 (11)转子动力稳定性 (13)参数共振和分数频率 (15)测试方法– FFT频谱分析 (16)测试方法–冲击（敲击）测试 (17)振动故障排查 (19)案例：立式泵带空心轴/齿轮箱驱动 (22)总结 (24)总则当泵及其关联系统发生故障时，通常归结到四种类型：断裂，疲劳，摩擦磨损或泄漏。
断裂的原因是过载，例如超过预期的压力，或管口负荷超出推荐的水平。
疲劳的条件是施加的载荷是交变的，应力周期地超过材料破裂的耐久极限，泵部件的疲劳主要由振动过大引起，而振动大由转子不平衡，泵和驱动机之间轴中心线的过大不对中，或固有频率共振放大的过大运动引起。
摩擦磨损和密封泄漏意味着转子和定子之间的相互定位没有在设计的容差范围。
这可以动态发生，一般原因是过大的振动。
当磨损或泄漏位于壳体单个角度位置，常见的原因是不可接受的管口载荷量，及其导致的或独立的泵/驱动机不对中。
在高能泵（特别是加氢裂化和锅炉给水泵），另一个在定子一个位置摩擦的可能性是温度变化太快，导致每个部件由于随温度的变化，长度和装配不匹配。
有一些特定的方法和程序可供遵循，降低发生这些问题的机会；或如果发生了，帮助确定解决这些问题的方法，从而让一台泵保养的更好。
振动评估关于泵的振动和其它不稳定机械状态的诊断或预测，应包括如下评估：•转子动力学行为，包括临界转速，激励响应，和稳定性•扭转临界转速和振荡应力，包括起机/停机瞬态•管路和管口负荷引起的不稳定应力，和不对中导致的扭曲•由于扭振、止推和径向负荷导致高应力部件的疲劳•轴承和密封的稳态和动态行为•正常运行和连锁停机过程的润滑系统运行•工作范围对振动的影响•组合的泵和系统中的声学共振（类似喇叭）通常讨论的振动问题是轴的横向振动，即与轴垂直的转子动力学运动，然而，振动问题也会在泵的定子结构发生，如立式泵，另外振动也会发生在轴向，也可能涉及扭振。
转子动平衡实验原理与方法
实验原理与方法实验采用的CS-DP-10型动平衡试验机的简图如图1所示。
待平衡的试件1安放在框形摆架的支承滚轮上，摆架的左端与工字形板簧3固结，右端呈悬臂。
电动机4通过皮带带动试件旋转，当试件有不平衡质量存在时，则产生的离心惯性力将使摆架绕工字形板簧做上下周期性的微幅振动，通过百分表5可观察振幅的大小。
1. 转子试件2. 摆架3. 工字形板簧4. 电动机5. 百分表6. 补偿盘7. 差速器8. 蜗杆图1 CS-DP-10型动平衡试验机简图试件的不平衡质量的大小和相位可通过安装在摆架右端的测量系统获得。
这个测量系统由补偿盘6和差速器7组成。
差速器的左端为转动输入端（n1）通过柔性联轴器与试件联接，右端为输出端（n3）与补偿盘联接。
差速器由齿数和模数相同的三个圆锥齿轮和一个蜗轮（转臂H）组成。
当转臂蜗轮不转动时：n3＝－n1，即补偿盘的转速n3与试件的转速n1大小相等转向相反；当通过手柄摇动蜗杆8从而带动蜗轮以n H转动时，可得出：n3＝2n H－n1，即n3≠－n1，所以摇动蜗杆可改变补偿盘与试件之间的相对角位移。
图2所示为动平衡机工作原理图，试件转动后不平衡质量产生的离心惯性力F =ω2mr，它可分解为垂直分力F y和水平分力F x，由于平衡机的工字形板簧在水平方向（绕y轴）的抗弯刚度很大，所以水平分力F x对摆架的振动影响很小，可忽略不计。
而在垂直方向（绕x轴）的抗弯刚度小，因此在垂直分力产生的力矩M = F y·l =ω2mrlsinφ的作用下，摆架产生周期性上下振动。
1图2 动平衡机工作原理图由动平衡原理可知，任一转子上诸多不平衡质量，都可以用分别处于两个任选平面Ⅰ、Ⅱ内，回转半径分别为r Ⅰ、r Ⅱ，相位角分别为θⅠ、θⅡ，的两个不平衡质量来等效。
只要这两个不平衡质量得到平衡，则该转子即达到动平衡。
找出这两个不平衡质量并相应的加上平衡质量（或减去不平衡质量）就是本试验要解决的问题。
汽轮发电机转子系统扭转振动及其控制过程研究
１ 前言
在汽轮发电机的扭振计算中， 与横振计算一样 ，
各 轴段 和典 型部 件 的模 化 是 个关 键 问题 ， 化 的 正 模
扭转振动是旋转机械中普遍存在 的问题 ， 特别 是存在于汽轮发电机轴系。由于电力系统瞬变过程
引起 的汽轮发 电机 组 轴 系 的扭 振 ， 振 引起 的最 大 扭 的附加 应力可 以超过 驱 动力矩所 产生 的工作 应力 数
阶 ｝ １ Ｊ ２ Ｉ ３ 次 扭 频 转 率 ｌ １３ ｌ ２４ Ｉ ３７ ５８ ０ ６ ２ ２ ． ． ．
轴承号
剪切应力
４ ５６ ９６ ．
Ｂ Ｇ５ Ｒ
２ ７４ ５ ．
５ ８１ ５Ｏ ．
ＢＲ ］ （
１２ ４ ９．
６ Ｊ ７ １． Ｉ １． ２８ ４２ ４２用在 线 检 测 这 一 也
手段进行解决。其 中对于处理“ 网一机” 关系中所需
的各种 数据 ， 单纯 依 靠 实验 室 实 验 和 理论 计 算 显 然
维普资讯
上海大 中型 电机
汽 轮发 电机 转 子 系统 扭 转 振 动 及 其 控 制 过程 研 究
王 治 国
哈尔滨大 电机研 究所
摘
要 ：分析 了汽轮发 电机转子系统在运行过程中出现的扭振现象及其控制方法。
关键 词 ：汽轮发 电机 ； 转子 ； 扭转振动
４２０ ３．
４８０ ３．
４８０ ３．
３００ ８．
５ ７０ ３ ．
５７ ３
根据国家电机振动标准规定 ， 电机轴系各 阶扭 转固有频率应该避开 ９ ～１８Ｈｚ 由计算结果 ： ３ ０ ， 轴 系各阶扭转 固有频率 均满足 国家电机振动标准 ， 并 且在二相短路时 ， 轴系上各危险截面的剪应力均较
轴系扭振
电信号扰动下的轴系扭振摘要本文用一种改进的Riccati扭转传递矩阵结合Newmark-β方法研究非线性轴系的扭转振动响应。
首先，该系统被模化成一系列由弹簧和集中质量点组成的系统，从而建立一个由多段集中质量组成的模型。
第二，通过这种新发展起来的程序可以从系统的固有频率和扭振响应中消除累计误差。
这种增量矩阵法，联合结合了Newmark-β法改进的Riccati扭转传递矩阵法，进一步应用于解决非线性轴系扭转振动的动力学方程。
最后，将一种汽轮发电机组作为一个阐述的例子，另外仿真分析已被应用于分析典型电网扰动下的轴系扭振瞬时响应，比如三相短路，两相短路和异步并置。
实验结果验证了本方法的正确性并用于指导涡轮发电机轴的设计。
关键词：传递矩阵法；Newmark-β法；汽轮发电机轴；电学干扰；扭转振动1.引言转子动力学在很多工程领域起着很重要的作用，例如燃气轮机，蒸汽轮机，往复离心式压气机，机床主轴等。
由于对高功率转子系统需求的持续增长，计算临界转速和动态响应对于系统设计，识别，诊断和控制变得必不可少。
由于1970年和1971年发生于南加州Edison’sMohave电站的透平转子事故，业界的注意力集中在由传动行为导致的透平发电机组内的轴的扭转振动。
当代的大型透平发电机组单元轴系系统是一种高速共轴回转体。
它是由弹性联轴器连接，由透平转子，发电机和励磁机组成。
电力系统故障或操作条件的变化引起的机电暂态过程可能导致轴的扭转振动，而轴的扭转振动对于设计来说是非常重要的。
对于透平发电机轴系扭振的研究，如发生次同步谐振和高速重合，基本的是对固有频率和振动响应的计算的研究。
当前，有限元法和传递矩阵法是最流行的两种分析轴系扭振的方法。
有限元法（FEM）通过二阶微分方程构造出转子系统直接用于控制设计和评估，而传递矩阵法（TMM）解决频域内的动态问题。
TMM使用了一种匹配过程，即从系统一侧的边界条件开始沿着结构体连续的匹配到系统的另一端。
大型汽轮机发电机转子扭振试验
大型汽轮机发电机转子扭振试验何启源;陈昌林;范洋铭【摘要】This paper presented a new method to measure the torsional vibration of turbo generator,with an accelerator installed directly on the rotor,to obtain the natural frequencies,damping ratios and shapes. The comparisons of the computing results and testing results indicate that the method presented in this paper is available for the torsional measurement of turbo generator rotor.%采用模态分析方法，通过电动激振器随机激励，用加速度传感器作响应传感器，研究大型汽轮发电机转子的扭转固有频率、阻尼和振型。
试验证明，利用加速度传感器拾振的模态分析方法分析发电机转子扭振特性是可行的、可靠的。
【期刊名称】《西南科技大学学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P47-49,64)【关键词】汽轮发电机;转子;扭振;试验研究【作者】何启源;陈昌林;范洋铭【作者单位】东方电气集团东方电机有限公司四川德阳 618000;东方电气集团东方电机有限公司四川德阳 618000;东方电气集团东方电机有限公司四川德阳618000【正文语种】中文【中图分类】TM311大型汽轮发电机组轴系扭振，是从20世纪70年代就引起国际电力界关注的课题，该问题之所以引起重视，是由于随着汽轮发电机组单机容量增大，转子材料利用系数有极大提高，截面功率密度相对增大，因而降低了机组轴系的扭转强度安全系数，影响机组安全可靠运行。
大型汽轮发电机组轴系扭振
☆可控硅控制的给水泵电动机反馈作用 联邦德国Wilbel Shave火电站的1台770MW机组曾由于可控硅控制的16.8MVA给水 泵电动反馈作用，造成频率为15.75Hz的次同步谐振。 ☆电液调节系统 加拿大安大略省电力公司的1台665MW核电汽轮机组在试运期间因快速电液涡轮 调速系统存在与轴系低阶扭振频率合拍的频率分量，引起调节阀强烈振动，并因此 激发了轴系的扭转振动。 ☆直流输电系统 1972年，美国试验投入第一条可控硅控制的直流输电系统，在送端电厂切除交 流输电线而通过直流输电系统送电时，发生了次同步谐振。其原因是当在直流输电 系统控制其变化时，引起发电机转速及其交流电压相位的变化，结果导致直流系统 中可控硅阀触发角的变化，又改变了直流输电的功率，从而构成了一个闭合系统而 引起次同步谐振。
二、机电系统扰动类型 一方面单机容量不断增大，功率密度亦相应增加，轴系长度加长和轴系截面积相 对下降，整个轴系不可再视为转动刚体，而是由多跨转子组成的弹性质量扭振系统； 另一方面输电网络的大容量化、长距离化、系统结构复杂化、电力负荷多样化以及 新型输电技术的采用，对轴系的影响因素也日趋增多。由于这两方面的原因，易导 致机网耦合，诱发轴系扭振，并造成扭转疲劳损耗；损伤程度取决于轴系本身的扭 振特性、机电扰动性质等因素，轻者可忽略不计，重者可使轴系损坏甚至酿成灾难 性事故。 从汽轮发电机组轴系的外施激励看，引起轴系扭振的原因有两方面：由同步发电 机引入的电气扰动和汽轮机引入的机械扰动。电气扰动包括电气短路故障、自动重 合闸、非同期并网、甩负荷及串联电容补偿、高压直流输电的调节环节和电力系统 稳定器的不适当配置等；机械扰动相对较少，主要包括不适当的进汽方式、调速系 统晃动、快控汽门等。
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转子扭振与故障模拟多功能试验台设计
张希;静波;李富才
【期刊名称】《噪声与振动控制》
【年(卷),期】2015(035)006
【摘 要】为改进普通转子试验台功能单一的不足,设计一套转子扭振与故障模拟多
功能试验台.基于有限元分析软件ANSYS,对转子系统进行模态分析,经过反复计算
与修改,完成转子的结构尺寸设计.针对转子圆盘、碰摩试验支座等组件设计特定外
形,并开发专用的数据采集与分析应用软件.该平台可用于转子动力学分析与转子多
故障的模拟和振动测试分析.
【总页数】6页(P197-201,214)
【作 者】张希;静波;李富才
【作者单位】上海交通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240;上海交
通大学 机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240;上海交通大学 机械系统与振
动国家重点实验室,上海 200240
【正文语种】中 文
【中图分类】TH113.1;TN911.7
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3.多功能双馈发电机故障模拟试验台的研制 [J], 韩斌;赵勇;房刚利;邓巍
4.基于LabVIEW的多功能转子故障模拟测试系统设计 [J], 周先辉;岳林
5.多功能模块化发动机-转子振动试验台的设计 [J], 朱彦祺;李舜酩;杜华蓉;潘高元
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