靜態(tài)下的無阻尼系統(tǒng)振動平衡方程.doc

第4章9-500型無極捻筒體振動分析本次測試是針對大型的剛性旋轉(zhuǎn)部件，振動成因較為復(fù)雜，因此在測試之初對設(shè)備進行了模型的建立，通過仿真得出的參考值以提升診斷的信心。同時通過研究設(shè)備動態(tài)特性，可以更好的解讀設(shè)備運轉(zhuǎn)振動模式（振型），為以后的設(shè)計工作提供依據(jù)。4.1求解固有頻率靜態(tài)下的無阻尼系統(tǒng)振動平衡方程： （4-1）M：等效質(zhì)量K：等效剛度X：位移向量則方程的解： （4-2），：第i階振型的固有頻率：第i階振型的頻率相位角將（4-2）帶入（4-1）得 （4-3）令因振動系振幅不全為0，固有 （4-4）由（4-3）得 （4-5）令則 （4-6）是矩陣D的特征向量 初始迭代向量 （4-7）第一次迭代 （4-8）將式（4-6）帶入（4-8）得 （4-9）第二次迭代第m次迭代 （4-10）由（4-10）可知至此可得對于第二階，第三階以至于更高階次的固有頻率，可以令，這里不再贅述。迭代計算的特征是重復(fù)且有規(guī)則的計算，因此可以采用計算機計算結(jié)果，本文所用的是FFEPLUS解算器計算結(jié)果如下表4.1所示：頻率數(shù)弧度/秒赫茲秒1156.7924.9540.0400732158.5925.240.0396193386.0861.4460.0162744512.6781.5940.0122565878.85139.870.00714936892.93142.110.007036671135.2180.680.005534881226.1195.140.005124591306.8207.980.0048081101421226.160.0044216111450.2230.810.0043325121526.2242.910.0041168131528.3243.240.0041111141629.2259.30.0038566151643.2261.520.0038238161688.4268.710.0037214171711272.310.0036723181774.4282.410.003541191838292.520.0034185201853.2294.940.0033905表4.1選取了部分振型的圖像如下圖所示，詳見附件1名稱類型最小最大位移1URES:合位移 圖解 對于模式形狀: 1(數(shù)值 = 24.9545 Hz)0 mm節(jié): 87444.798 mm節(jié): 8981復(fù)件 筒體-算例 1-位移-位移1名稱類型最小最大位移3URES:合位移 圖解 對于模式形狀: 3(數(shù)值 = 61.4462 Hz)0 mm節(jié): 87449.3169 mm節(jié): 72622復(fù)件 筒體-算例 1-位移-位移3名稱類型最小最大位移5URES:合位移 圖解 對于模式形狀: 5(數(shù)值 = 139.873 Hz)0 mm節(jié): 87447.4884 mm節(jié): 2080復(fù)件 筒體-算例 1-位移-位移54.2求解周期激振的響應(yīng)電機輸出的磁力矩是周期性變化的，假設(shè)其周期函數(shù)為，則其輸出力為 （4-11）將周期函數(shù)展開成傅里葉級數(shù)： （4-12）為傅氏系數(shù)。將振動方程進行正則化后可得出： （4-13）則其第i階有阻尼穩(wěn)態(tài)響應(yīng)為： （4-14）為放大因子：為相位角:由式（4-14）可知，任意階正則坐標的響應(yīng)是多個具有不同頻率的激振力引起響應(yīng)的疊加，因而周期性激振函數(shù)產(chǎn)生共振的可能性要比簡諧激振高的多。所以很難預(yù)料各個振型中哪一個振型將受到激振力的強烈影響。但，當(dāng)激振力函數(shù)展開成傅里葉級數(shù)之后，每個激振頻率可以和每個固有頻率比較，從而預(yù)測出強烈振動的形式。4.3測試數(shù)據(jù)本次測試是針對管式捻股機筒體部分的測試。同樣采用了AMSsuite的數(shù)據(jù)庫路徑分析，簡化了測試流程，同時采集了2種不同情況下的數(shù)據(jù)，對診斷的準確性有了提升，測點安排見圖14.采集部位主要是軸承的支承架，采集了水平和軸向的振動數(shù)據(jù)。本次測試同時運用到了高級分析，停機過程峰值相位，以便更好的判斷主振型的頻率和模式。圖14測試位置B1B3B5Horizontal0.744mm/s1.954mm/s0.94mm/sAxial0.778mm/s1.804mm/s0.692mm/s表4.2較早時測試數(shù)據(jù)測試位置B1B3B5Horizontal0.8418mm/s2.6018mm/s1.4240mm/sAxial1.1102mm/s1.2368mm/s0.6605mm/s表4.3最后測試的數(shù)據(jù)4.4分析參數(shù)首次測試由于是第一次試車轉(zhuǎn)速未設(shè)置過高，約為300r/min，則其1TS=5HZ.稍后的測試在調(diào)整的基礎(chǔ)上提高了轉(zhuǎn)速，其1TS=6.5 HZ.由于初次測試的轉(zhuǎn)速未達到額定轉(zhuǎn)速，所以本次分析采用第2次測試數(shù)值分析4.5分析結(jié)果4.5.1中段支承座測點分析從測試的數(shù)據(jù)看振動主要的來源是B3測點即筒體中間段的支承架，其值超過了ISO2372的許用值，因此首要分析。由圖15可知其主要振動頻率13.07HZ，約為參數(shù)值得2倍，可以判斷筒體中間不位，可能存在一定程度的不對中。4.5.2前后端支承座測點分析觀察B5圖像圖16可以發(fā)現(xiàn)，其振動頻率的分布較廣，幅值也較B1測點高。同時從測試數(shù)值（圖17）可知B1A的振動值要高于B5A。尤其結(jié)構(gòu)和受力情況可以判斷B1實際上受到了中段對中的影響，又其裝配固定前段是驅(qū)動源，影響結(jié)果轉(zhuǎn)化成對筒體軸向的振動。B5同樣受到了B3的影響，且由于其處于真?zhèn)€設(shè)備的末端，沒有后續(xù)的結(jié)構(gòu)可以分離器振動量，在驅(qū)動源對整個設(shè)備的影響過程中個頻率會相互影響，或是卷積或是調(diào)制，會激發(fā)設(shè)備的固有頻，此結(jié)論由4.1和4.2可知，因此末端筒體的振動頻率分布較廣，且有一定數(shù)值的主振型顯示出來。同時又由于其相對驅(qū)動源比較遠，考慮到設(shè)備阻尼的影響其振動值不會過高。4.5.3軸承故障分析考察軸圈的故障頻率通過分析其peakvue未發(fā)現(xiàn)有故障頻率出現(xiàn)，見圖18.4.6成因分析及解決方案4.6.1成因分析同過現(xiàn)場的觀測可以發(fā)現(xiàn)，中段的支承座確實有一定的渦動結(jié)合4.5分析判斷是中段的筒體有不對中的情況出現(xiàn)，前后端的支承做受到了中段不對中的影響，前段由于是受控端起軸向振動較高，后端是自由端且能量集中，但振動受整體阻尼的影響振動幅度較小但頻率分布較廣。4.6.2解決方案此不對中情況涉及到諸多的問題，有筒體裝配面形位公差原因