PDF《超速试验机主轴的模态分析与研究》

上海理工大学学报!第! "卷!第#期$%&'()*+,(-.

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4 5 - ( " ! # - " ) - " " ' !收稿日期 ;

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! !第一作者王浩琦! = " " ! @" # 男# 硕士研究生% 研究方向$ 机械优化设计% C D E

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5 ' !通信作者沈景凤! = " ? B @" # 女# 副教授% 研究方向$ 机械设计及理论# T M b / T M C # 虚拟设计等% C D E

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5 / E 超速试验机主轴的模态分析与研究 王浩琦 !沈景凤 ! 上海理工大学 机械工程学院# 上海! ;

< < < " ! " 摘要采用有限元分析法对超速转子试验台的模拟转子系统进行模态分析 较全面地分析了整机 的振动特性 并根据仿真和试验结果分析了可能造成系统破坏的因素 为试验的动态分析提供理论 依据 从而实现设计方案的优化和升级% 关键词超速试验机模拟转子模态分析 中图分类号

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2 4 > !!传动轴材料为线弹性材料# A号钢# 进行调质处 理# 其弹性模量为;

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3 # 泊松比为< % ! # 密度为 >B < @ B ( % 其频率峰值时对应的转子 转速是模拟转子系统的临界转速% 在临界转速下运 行时# 模拟转子系统会发生剧烈的振动# 如果长时间 运行会造成主轴部件不可修复的弯曲变形# 甚至 折断% 模拟转子系统模态分析结果如表=所示# 模态 分析的前?阶振型如图!所示# 各阶振型的相对应 力分析如图#所示! 见下页" % 表! !转子模态分析结果 :

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4 阶数 系统频率 / W V 临界转速 / ! + .E ( ' @ =" 主要阵型 = # B % ! ! " ;

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% < 轴向振动 图& !模拟转子系统的振动模态图 B

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年 第! "卷! 图) !模拟转子系统的相对应力分布图 B

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4 5 < > !!通过对前?阶固有频率振型的研究可得$ 模拟 转子系统的第=和;

阶振型分别为% E

2 和% E $平面 内的一阶弯曲振动# 且对应的固有频率相差不大& 第 !阶振型主要表现为转子的径向振动& 第#和A阶 振型为% E

2 和% E $平面内的二阶弯曲振动& 第?阶 振型为轴向的伸缩振动% $ !试验结果及分析 通过仿真软件建立一个等效于实际工况的模拟 转子系统简单模型# 并在M ' , . ,系统下采用有限元 模态分析法近似定性1 定量且直观地得到超速模拟 转子的振型和频率% 并根据仿真模型建立试验平台# 试验台如图=所示# 安装在防护桶上# 通过工控机以 及变频器控制电主轴的频率# 并通过摄像装置观察 系统的运行情况% 传动轴结构尺寸如图A所示# 通过 圆柱销与联轴器以及电主轴的输出轴连接# 并加装 防护套防止圆柱销的脱出% 图' !传动轴结构尺寸 B