大型多支承回转机械动力学建模与分析

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回转窑、筒式干燥机、冷却机、成绳机等大型多支承回转机械在建材、冶金、化工、食品、农业等许多生产行业中广泛使用,是相应企业的核心设备。运行中由于轴线动态变化将给这类设备带来振动和动应力,使得设备零部件寿命急剧缩短,从而引发多种机械故障与安全事故。   论文围绕轴线动态变化展开对这类设备的动力学建模与分析研究,以传统转子动力学理论为基础,建立适合分析筒体系统动力特性的数学模型和系统的响应方程;运行有限元软件ANSYS分析动载荷给支承部件带来的动力响应。主要包括以下几方面的研究内容和结论:   1.分析大型多支承回转机械静、动态轴线与力学模型的关系,建立轴线动态变化使简体发生弯曲振动的转子动力学模型;基于传递矩阵理论,建立适合求解简体系统动力特性的结构力学通用模型;将托轮系统视为刚性基础,建立简体-滚圈系统的数学模型,并编程求解其固有频率与振型。   2.分析确定了可倾瓦轴承在非液体润滑状态下轴承的刚度,结合建立的托轮-轴承系统参数模型,得到了计算托轮系统等效支承刚度矩阵的方法;对回转机械多个托轮与滚圈、简体耦合而成的简体-滚圈-托轮-轴承系统,建立了各向异性支承的多支承多转子系统的数学模型。程序求解从而掌握了简体系统模态振动规律,从理论上阐明了通常的轴线检测方法未能计及振动的影响,测试结果存在动态误差。   3.推导简体系统参数振动和受迫振动的传递矩阵修正响应列阵,建立系统对激励力和位移的响应方程,即计及轴线动态变化的系统运动方程;找到了计算动态误差和动载荷的基本方程。   4.利用有限元软件ANSYS分析了支承部件的模态固有特性,找出其动态危险部位;分析轴线动态变化给支承部件带来的动载荷,计算动载荷下滚圈的瞬态动力响应,得到位移和力的时间历程响应情况。  
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