转子-联轴器-轴承系统工程研究

发布时间：2021-02-05

大型旋转机械的转子系统是石油、化工、电力、海洋和航空运输等工业部门的核心设备，如用于各种场合的电动机、发电机以及压缩机等。转子的扭转振动、横向振动和纵向振动这些源于它们自身的各个部件的振动就是困扰这些高速旋转机械的最主要的问题。在实际运行过程当中，这三种振动是相互作用并且同时出现的。转子系统的振动问题是旋转机械振动最关心的；这些振动会对机器造成各种危害，它不仅会使机器的工作效率降低而且还伴随着噪声的产生；振动严重的话很可能导致转子的断裂，这样的损失将会是不可挽回的。比如，大型的汽轮机发电机组等设备是非常昂贵的，所以在实际的生产中一般都不会有备用设备，这就要求这些设备在工作时是稳定的、的，否则就会严重威胁企业生产和职工的生命，从而造成巨大损失。

旋转机械大多都是由主动件和被动件组成，而扭矩的传递是通过连接主动件与被动件的各种型式的联轴器来实现的，可以说大型的多跨转子系统都可以称之为是转子一联轴器一轴承系统。事实上，联轴器使得转子间能量和运动的传递得以实现，联轴器的品质也就决定了能量传递的程度。在船舶动力装置中，常用柔性联轴器连接减速装置和推进轴系，通过齿式联轴器连接汽轮机与齿轮减速箱。实际旋转机械中，联轴器不仅起到连接各转子、传递扭矩和补偿轴向、角向、径向位移的作用，而且对整个机组的动力学特性和稳定性有着重要的影响。因此，对联轴器在转子系统中的作用加以重视。人们希望在运动的传递过程中，联轴器能够把对系统的运动截断，从而增加系统运动的稳定性。

在以往对转子系统进行动力学分析的过程中，对转子、轴承、基础以及密封等这些构成系统的典型部件都作了较深入的研究，但对于联轴器动力学的讨论却有限。而目前膜片联轴器由于它的寿命较长、性好、不需要润滑、无需进行维护、能保持恒定的较低的不平衡量，工作环境可以比较恶劣，拆装方便等一系列优点在国内已经取得了较为广泛的应用。目前国内已经有不少学者对联轴器进行了研究，大部分都是对刚性联轴器的研究，对于膜片联轴器的研究不多。这些研究大部分是将联轴器视为传统的机械部件进行刚度、强度、寿命分析，而对其在大型旋转机械中的作用研究的很少。在转子——联轴器——轴承系统中，由于转子弯曲、轴承支座受热变形和联轴器、轴承的加工、安装误差等，常常导致联轴器两端产生静态不对中，最终导致旋转机械的故障。根据有关数据表明，旋转机械故障的60%以上都是不对中故障。因此，对于不对中转子——膜片联轴器——轴承系统的动力学研究是有实际的工程研究意义的。