RU2244279C2 - Способ определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора - Google Patents
Способ определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244279C2 RU2244279C2 RU2002124147/06A RU2002124147A RU2244279C2 RU 2244279 C2 RU2244279 C2 RU 2244279C2 RU 2002124147/06 A RU2002124147/06 A RU 2002124147/06A RU 2002124147 A RU2002124147 A RU 2002124147A RU 2244279 C2 RU2244279 C2 RU 2244279C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- frequencies
- disks
- rotating
- determining
- Prior art date
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам определения динамических характеристик вращающихся роторов и может быть использовано в газотурбостроении и других отраслях машиностроения, использующих вращающиеся роторы с неравномерно распределенной массой по длине ротора. Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа учета действия гироскопических моментов от вращающихся дисков при определении вибрационных характеристик невращающегося ротора. Для достижения данной задачи определяют формы и частоты собственных колебаний невращающегося ротора с дисками с учетом влияния гироскопических моментов от вращающихся дисков. для этого строят его трехмерную геометрическую модель, разбивают ее на конечные элементы и путем расчета определяют формы и частоты собственных колебаний. В месте крепления дисков к невращающемуся ротору прикладывают пары сил, моменты которых равны гироскопическим моментам от вращающихся дисков, действующим на ротор. 1 табл.
Description
Предлагаемое изобретение относится к способам определения динамических характеристик вращающихся роторов и может быть использовано в газотурбостроении и других отраслях машиностроения, использующих вращающиеся роторы с неравномерно распределенной массой по длине ротора.
Известен способ определения динамических характеристик вращающегося ротора, при котором ротор с дисками рассматривают как единую систему (Маркович Г.М., Малинкина Н.А. Технический отчет, Инв. №8900, “Расчет собственных частот изгибных колебаний вращающихся роторов на жестких и упругих опорах”, ЦИАМ, 1979 г., стр. 5-6). Строят геометрическую одномерную модель ротора, на которой вал разбивают на участки с равными массовыми и жесткостными характеристиками. Массы дисков и их диаметральные моменты инерции также рассматривают как распределенные и относят к величине осевой протяженности мест их посадки. Далее путем расчета определяют формы и частоты собственных колебаний вращающегося ротора.
Однако одномерная модель ротора не позволяет учесть избыточную жесткость мест соединения отдельных деталей в роторе (т.е. границ участков с разными массовыми характеристиками), что вносит большую погрешность в значения форм и частот собственных колебаний ротора, состоящего из нескольких деталей. Данный подход не позволяет также определять формы и частоты продольных колебаний ротора и напряженно-деформированное состояние ротора в отдельных точках при его колебаниях.
Наиболее близким к предлагаемому является способ определения форм и частот собственных колебаний, при котором строят 3-х мерную геометрическую модель ротора (Маркевич Г.М., Малинкина Н.А. Технический отчет, Инв. №8900, “Расчет собственных частот изгибных колебаний вращающихся роторов на жестких и упругих опорах”, ЦИАМ, 1979 г., стр.15-16). При этом способе созданную трехмерную модель разбивают на конечные элементы в системе инженерного анализа ANSYS и путем расчета определяют формы и частоты собственных колебаний невращающегося ротора.
Данный способ учитывает все конструктивные особенности ротора, включая места соединения отдельных деталей друг с другом. Однако он не позволяет учесть вращение ротора и влияние гироскопических моментов от вращающихся дисков на формы и частоты собственных колебаний ротора.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа учета действия гироскопических моментов от вращающихся дисков при определении вибрационных характеристик невращающегося ротора.
Для достижения названного технического результата предлагается определять формы и частоты собственных колебаний невращающегося ротора с дисками с учетом влияния гироскопических моментов от вращающихся дисков. Для этого строят его трехмерную геометрическую модель, разбивают ее на конечные элементы и путем расчета определяют формы и частоты собственных колебаний.
Новым в изобретении является то, что в месте крепления дисков к невращающемуся ротору прикладывают пары сил, моменты которых равны гироскопическим моментам от вращающихся дисков, действующим на ротор.
Способ осуществляется следующим образом:
На первом этапе стандартными средствами системы ANSYS с использованием всех ее элементов и команд строят трехмерную конечно-элементную модель невращающегося ротора.
На втором этапе моделируют влияние гироскопических моментов, действующих на ротор со стороны дисков, путем добавления к построенной модели ротора элементов системы ANSYS типа “плоская пружина”. Константы элементов зависят от частоты вращения ротора и от частоты прецессии его изогнутой оси.
На третьем этапе определяют путем расчета собственные частоты и формы колебаний, для чего разработаны специальные макросы, включающие в себя только команды системы ANSYS.
Для проверки данного изобретения были выполнены численный и реальный эксперименты. Результаты определения критических частот вращения ротора ГТД приведены в таблице.
| Номер формы колебаний | Критические частоты вращения, об/мин. | ||||
| Натурный эксперимент | Способ (1) | Предлагаемый способ | |||
| расчет | погрешность, % | расчет | Погрешность, % | ||
| 1 | 14820 | 14498 | 2,2 | 14728 | 0,6 |
| 2 | 28800 | 27754 | 3,6 | 27074 | 6,0 |
| 3 | 38100 | 70216 | 84,3 | 42707 | 12,1 |
Из таблицы видны преимущества предлагаемого способа определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора. Погрешности расчета критических частот вращения ротора на основе известного способа (1) по сравнению с натурным экспериментом составляют 2,2%, 3,6% и 84,3% по первой, второй и третьей формам колебаний соответственно.
При конструировании газотурбинных двигателей погрешность расчета третьей критической частоты вращения ротора 84,3% является недопустимой. Т.е. известный способ расчета критических частот вращения роторов нуждается в уточнении. Погрешности расчета критических частот вращения этого же ротора на основе предлагаемого способа намного ниже и являются вполне удовлетворительными для инженерных исследований. По первой, второй и третьей формам колебаний они составляют 0,6%, 6,0% и 12,1%.
Claims (1)
- Способ определения форм и частот собственных колебаний ротора с дисками, при котором строят его геометрическую модель, разбивают ее на конечные элементы и путем расчета определяют формы и частоты собственных колебаний, отличающийся тем, что в месте крепления дисков к ротору прикладывают пары сил, моменты которых равны гироскопическим моментам от вращающихся дисков, действующих на ротор.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124147/06A RU2244279C2 (ru) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | Способ определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002124147/06A RU2244279C2 (ru) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | Способ определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002124147A RU2002124147A (ru) | 2004-05-10 |
| RU2244279C2 true RU2244279C2 (ru) | 2005-01-10 |
Family
ID=34880740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002124147/06A RU2244279C2 (ru) | 2002-09-11 | 2002-09-11 | Способ определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2244279C2 (ru) |
-
2002
- 2002-09-11 RU RU2002124147/06A patent/RU2244279C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МАРКЕВИЧ Г.М. и др. Расчет собственных частот изгибных колебаний вращающихся роторов на жестких и упругих опорах, Технический отчет № 8900, ЦИАМ, 1979, с.15-16. МАРКЕВИЧ Г.М. и др. Расчет собственных частот изгибных колебаний вращающихся роторов на жестких и упругих опорах, Технический отчет № 8900, ЦИАМ, 1979, с.5-6. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0830669B2 (ja) | 回転子の釣合をとる方法 | |
| CN103364071B (zh) | 单点激光连续扫描测振的薄壁圆筒模态测试系统及方法 | |
| CN101059386A (zh) | 基于进动矢量的全息现场动平衡方法 | |
| CN105092255B (zh) | 涡扇发动机风扇整机配平方法及系统 | |
| CN109684711B (zh) | 一种涡轴发动机气动连接多转子耦合振动分析方法 | |
| RU2244279C2 (ru) | Способ определения форм и частот собственных колебаний вращающегося ротора | |
| CN108225783A (zh) | 航空涡轮风扇发动机风扇转子配平方法和装置 | |
| CN113868797A (zh) | 一种叶盘减振结构中调谐质量阻尼器阵列的动态设计方法 | |
| Afolabi | Natural frequencies of cantilever blades with resilient roots | |
| Johann et al. | Experimental and numerical flutter investigation of the 1st stage rotor in 4-stage high speed compressor | |
| JPH11236803A (ja) | ガスタービンエンジン用ロータ段 | |
| Bouziani et al. | Simulation of the dynamic behavior of a rotor subject to base motion under variable rotational speed | |
| Rzadkowski et al. | Coupling of vibration of several bladed discs on the shaft | |
| Tatar et al. | Experimental identification of whirl flutter characteristics in a small-scale rotor rig | |
| SU966518A1 (ru) | Способ вибрационной диагностики технического состо ни роторных машин | |
| SU1765739A1 (ru) | Способ усталостных испытаний рабочего колеса лопаточной машины | |
| Boricean et al. | Diesel engine turbochargers: analysis and testing | |
| RU1828166C (ru) | Роторная машина (ее варианты) | |
| REDDY et al. | Vibratonal analysis of rotor dynamic system using FEA | |
| Zhang et al. | Simulation of cantilever rotor system dynamic characteristics under the excitation of blade out | |
| Pesatori et al. | Dynamic investigation on a Pelton runner: fem calculation and experimental results | |
| Kuo | Finite element approach to the vibration analysis of elastic disks on a flexible shaft | |
| CN104899878A (zh) | 一种机车涡轮增压器转子三维模型是否合理建立的检验方法 | |
| Maurin et al. | Multistage coupling of eight mistuned bladed discs on a solid shaft with 1% mistuning | |
| Dias Jr et al. | Experimental analysis of the dynamic behaviour of a turbomachine foundation structure |