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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 230-239页

作者：王东强史卫士于贺春董学武姜海芹中原工学院机电学院郑州451191 中原工学院先进纺织装备技术省部共建协同创新中心郑州451191

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动... 详细信息

卷绕头转子系统结构之间的耦合振动和时频变激励使振动问题十分复杂,为了更准确地研究其动力学特性,根据转子动力学理论,使用有限元方法建立了考虑多盘质量慢变的卷绕头非线性转子系统整机动力学模型,运用Newmark-β数值积分方法对其动力学特性求解,得到仅存在初始不平衡量以及卷装不良带来的激励频率、幅值慢变下的非线性动力学行为。通过分析轴心轨迹、时域波形和幅频特性曲线等结果,发现卷绕头转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,出现新的频率成分。进一步对比分析了不同节点处的振动频谱,其结果可为卷绕头转子系统动力学设计和故障识别提供一定理论支持。

关键词：卷绕头转子系统质量慢变时频分析有限元模型激励幅值慢变动力学特性

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时频变高速卷绕头锭轴转子系统动力学特性研究

时频变高速卷绕头锭轴转子系统动力学特性研究

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作者：陈坤旭中原工学院

学位级别：硕士

卷绕头锭轴转子系统是化纤纺丝设备卷绕机的核心部件,其动力学特性影响着卷绕机的整体品质。卷绕头锭轴转子系统在结构上具有悬臂、细长轴、薄壁的特点。且在卷绕过程中转子系统质量和转速参数时变,另外该转子系统工作转速跨过多阶临界... 详细信息

卷绕头锭轴转子系统是化纤纺丝设备卷绕机的核心部件,其动力学特性影响着卷绕机的整体品质。卷绕头锭轴转子系统在结构上具有悬臂、细长轴、薄壁的特点。且在卷绕过程中转子系统质量和转速参数时变,另外该转子系统工作转速跨过多阶临界转速,从而引发剧烈共振,造成卷绕机零部件加速磨损和破坏,引发严重事故。本文以卷绕头锭轴转子系统为研究对象,对这种时频变转子系统进行动力学特性分析,为提高卷绕机品质提供一定的借鉴和参考价值。首先,根据某型号卷绕头锭轴转子系统结构特点和工作原理,进行结构简化,建立转子—轴承—机匣耦合的整机动力学模型。为验证动力学模型建立的正确性,基于有限元方法计算了卷绕头的关键零部件,支撑套筒、传动轴、套筒的前六阶固有频率和振型。与通过Data Physics模态测试系统实验所得结果具有较好的一致性,为后续数值仿真计算奠定了基础。在此基础上计算了支撑套筒的静动刚度,结果表明支撑套筒静动刚度值比较接近,但动刚度在93Hz附近存在较大突变。通过对单个旋转部件进行临界转速计算,发现临界转速对支承刚度的变化较为敏感。然后,根据建立的整机动力学模型,计算了卷绕头锭轴转子系统的前三阶临界转速,分别为2173r/min、11980 r/min、17925 r/min,其中第二阶临界转速在卷绕头的工作范围之内。计算了卷绕头锭轴转子系统临界转速随支承刚度的变化规律。进一步分析了卷绕头加速度瞬态响应,结果表明在启动阶段适当提高转速,快速越过临界转速,位移幅值振幅相对较小。随后,探讨了滑动轴承结构参数对转子系统稳定性的影响,建立考虑半径间隙的轴承—转子系统动力学模型,基于有限差分法求解Reynolds方程获得不同半径间隙和载荷下的轴承油膜压力分布、各静动特性系数,然后求解了不同半径间隙下轴承—转子系统的轴心轨迹和时域响应,结果表明调整轴承半径间隙可以有效减小转子系统因不平衡而产生的振动。最后,在建立的整机动力学模型的基础上,考虑丝饼的卷装质量,将其定义为时间函数,使用Newmark—β数值积分方法,求解了仅存在初始不平衡量和卷装质量慢变带来的时频变激励动力学响应,通过分析轴心轨迹、时域响应和频域响应曲线等计算结果,发现转子系统对因卷装不良引起的激励幅值慢变较为敏感,并出现新的频率成分,上述研究结果可为卷绕头锭轴转子系统动力学设计和故障识别提供一定的理论支持。

关键词：卷绕头锭轴转子系统模态分析支承刚度临界转速激励幅值慢变

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