光电转台水平转子不对中动力学特性研究

doi:D3D831C59A21280AAFDE165510149647

	光电转台水平转子不对中动力学特性研究
	邹冀
学位类型	硕士
导师	李耀彬
	2019-06-01
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
关键词	光电转台铰接不对中转子滚动轴承转台动力学分析
摘要	光电跟踪设备在军事及航空航天领域应用广泛,而转台对设备的动态性能影响深远。本文针对某型号光电转台,进行了模态分析、模态测试与扫频分析。模态分析采用子空间迭代法获取了转台前六阶模态,力锤模态测试实验验证了模态分析结果。扫频分析采用隐式积分法,通过加速度频谱与位移频谱获得了光电转台的谐振频率。而因为零件的制造误差,机械的安装误差,工作状态下的热变形,载荷引起的变形以及支撑的不均匀沉降等因素,转台的轴系转子之间会产生平行不对中、交角不对中或综合不对中。针对存在交角不对中工况的转台进行了简谐激励响应分析,结果表明转台频域响应包含工频振动及2倍频振动。为进一步研究不对中转子系统的动力学特性,本文基于光电转台水平轴系建立了多转子-滚动轴承-铰接系统模型,综合不对中力、轴承力、碰摩力与不平衡力,基于弹簧阻尼模型,采用集中质量法建立了转子系统的动力学模型。不对中模型中,根据受力分析、力矩分解及联接元件几何特征建立了铰接转子的不对中激励力模型,并将电机驱动轴及被驱动轴引发的针对主轴的耦合不对中力引入不对中转子动力学模型。因为滚动轴承是转子系统的重要组成部件,对转子系统动力学特性有重要影响,所以在本文建立的转子动力学模型中,考虑轴承的波纹误差与变刚度振动引发的滚动体弹性变形,基于非线性赫兹接触理论建立了滚动轴承模型。根据库伦摩擦定律建立了碰摩力模型。采用变步长四阶龙格库塔法获取了转子系统的动力学响应。采用时域位移图、轴心轨迹图、频谱图、Poincaré图及瀑布图作为参量,分析了不对中类型、不对中量、轴承力、波纹幅值、滚动体个数及转速对转子系统动力学特性的影响。数值分析结果表明:在不对中力作用下,转子振动包含工频振动及2倍频振动,转子位移呈谐波函数叠加的形式,转子运动出现倍周期解,轴心轨迹向8字形或月牙形转变;在轴承力作用下,转子振动包含工频分量、2倍频分量及与保持架转动同频的低频分量,转子运动为准周期运动。根据光电转台水平轴系设计了转子仿真三维模型,基于3D实体单元建立了转子系统的有限元模型,采用转动副定义了转子与机架的相对运动,采用增强拉格朗日法定义了零件接触,基于模态叠加法对转子系统进行了模态分析及简谐激励响应分析,研究了不对中-不平衡耦合作用下转子系统的动力学特性,所得结果与数值分析结果基本一致。因为实际工况中存在未知频率的激励,所以对转子系统进行了扫频分析,获得了转子系统的谐振频率。根据仿真转子模型开发了转子实验台,基于加速度传感器与信号采集器搭建了测试系统,进行了转子不对中实验与扫频实验。实验获得了转子系统的轴心轨迹图与频域响应,验证了数值分析结果与有限元仿真结果。
页数	90
DOI	D3D831C59A21280AAFDE165510149647
语种	中文
引用统计
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/63935
专题	中科院长春光机所知识产出
推荐引用方式 GB/T 7714	邹冀. 光电转台水平转子不对中动力学特性研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2019.

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光电转台水平转子不对中动力学特性研究.c（7155KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文