1轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元模型

　　1.1 5瓦可傾瓦軸承的簡化

滑動(dòng)軸承的油膜動(dòng)力特性，反映了當(dāng)軸頸偏離了靜平衡位置，并在此位置附近運(yùn)動(dòng)時(shí)油膜力相應(yīng)的變化情況，通常起著非線性彈性力和阻尼力的作用。但在大多數(shù)情況下，由于只涉及較小的振幅，通?？梢园延湍ち喕癁榫€性的彈性力和阻尼力。大型離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)多采用5瓦可傾瓦軸承。

　　1.2膜片聯(lián)軸器的簡化

　　在彎曲振動(dòng)分析中，必須考慮聯(lián)軸器的彎曲剛度，故需要根據(jù)其實(shí)際尺寸進(jìn)行必要的簡化，其質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變，在聯(lián)軸器與軸配合的地方，簡化為一實(shí)心軸。

　　1.3轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型

　　本文采用梁單元來模擬轉(zhuǎn)軸?？紤]到實(shí)際轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中軸向變形相對于彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形很小，可以忽略不計(jì)，因此，把兩端節(jié)點(diǎn)的位移看作梁單元的廣義坐標(biāo)us.

　　考慮膜片聯(lián)軸器和5瓦可傾瓦軸承的影響，建立轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的有限元模型。

　　2不平衡響應(yīng)分析

　　根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對各缸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡量的施加位置及大小。

　　3不同軸承參數(shù)下系統(tǒng)的不平衡響應(yīng)仿真

　　在不同的長徑比（L/D=0.5，0.7，1.0）情況下，計(jì)算低壓缸左軸承處軸頸的水平和豎直方向的合成振幅隨轉(zhuǎn)速變化曲線，隨著長徑比的增大，在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，其共振峰值會降低，而在工作轉(zhuǎn)速附近時(shí)其振幅分別為5.58，5.16，4.59m.單從降低軸頸振幅來說，大的長徑比有利于減少軸頸振動(dòng)，但是考慮到長徑比大時(shí)，容易造成排油困難，進(jìn)而可能造成油溫升高，不利于轉(zhuǎn)子穩(wěn)定運(yùn)行。而如果選擇長徑比為0.5，會造成過共振峰時(shí)，振動(dòng)過大。因而對于本系統(tǒng)在滿足設(shè)計(jì)要求的條件下，選擇的長徑比為0.7.取L/D=0.7，其余參數(shù)同圖5.在不同的間隙比（cp/R=0.20%，0.25%，0.30%）情況下，計(jì)算低壓缸左軸承處軸頸的合成振幅隨轉(zhuǎn)速變曲線，隨著間隙比的增大，在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，會造成臨界轉(zhuǎn)速的減小，但其共振峰值會增大，而在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)其振幅分別為3.19，4.64，5.56 m.由此可見增大間隙比，會造成臨界轉(zhuǎn)速減小，共振峰增大以及軸頸振動(dòng)加劇。

　　取cp/R=0.30.在不同的潤滑油型號（32號，46號和68號）情況下，即在不同的潤滑油粘度下，計(jì)算低壓缸左軸承處軸頸的合成振幅隨轉(zhuǎn)速變化曲線，不同的潤滑油型號對系統(tǒng)的振動(dòng)特性影響非常大，其中采用32號潤滑油的系統(tǒng)振動(dòng)明顯大于其他2個(gè)，而其余2個(gè)差別不大，在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)其振幅分別為13.5，5.56，5.29m.由以上分析可以看出，粘度大的潤滑油有利于減少軸頸振動(dòng)，對于工程實(shí)際而言，通常選擇46號潤滑油。

　　通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，大的長徑比可以降低共振峰，減少軸頸振動(dòng)；小的間隙比，會造成臨界轉(zhuǎn)速增大，共振峰減小以及減弱軸頸振動(dòng)；改變潤滑油型號，加大潤滑油粘度，可以減小軸頸振動(dòng)。

　　4試驗(yàn)與理論計(jì)算的對比分析

　　某大型離心壓縮機(jī)現(xiàn)場試車，通過聯(lián)軸器偶聯(lián)各缸，通過調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，可控制轉(zhuǎn)速的升降速度，振動(dòng)測試的測點(diǎn)位置為各缸左右軸承，采集升速過程中軸承水平和豎直方向的振動(dòng)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)時(shí)軸承選取的參數(shù)為：長徑比L/D=0.7，間隙比cp/R=0.3%，潤滑油型號為46號。

　　仍以低壓缸左軸承為例，對比其理論和試驗(yàn)在水平方向和豎直方向的不平衡響應(yīng)。臨界轉(zhuǎn)速基本吻合，但共振峰值卻相差比較大，而在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，幅值比較接近，但實(shí)際幅值仍略大于計(jì)算值，這可能是由于試車的基礎(chǔ)剛度較小，試車有氣體介質(zhì)或計(jì)算阻尼選擇較大所致。

　　5結(jié)論

　?。?）通過研究不同軸承參數(shù)對軸頸振動(dòng)的影響發(fā)現(xiàn)：大的長徑比可以降低共振峰，減少軸頸振動(dòng)；小的間隙比，會造成臨界轉(zhuǎn)速增大，共振峰減小以及減弱軸頸振動(dòng)；改變潤滑油型號，加大潤滑油粘度，可以減小軸頸振動(dòng)。

　?。?）通過理論計(jì)算和試驗(yàn)的對比分析發(fā)現(xiàn)：實(shí)際軸頸振動(dòng)要略大于理論計(jì)算，考慮到各種因素的影響可能是由于試車的基礎(chǔ)剛度較小，試車有氣體介質(zhì)或計(jì)算阻尼選擇較大所致。