我上个月做转子动力学(旋转机械动力学)专题,遇到很多学员提问:是不是旋转机械的振动分析都应该使用转子动力学分析方法。
答案是很明显的:只有当陀螺效应显著,即转速过快,或转子自身过柔,才需要应用转子动力学分析方法。
以下通过实例展示。
单盘偏置转子如下:
不考虑转动效应(即不考虑旋转预应力效应和陀螺效应),进行普通模态分析,结果如下:
打开阻尼,打开科氏效应,定义转速:
坎贝尔图如下图所示:
当转速到达4000rpm时,由于陀螺效应的影响,转子模态频率由34.6Hz变为33.9Hz(反进动)和35.3Hz(正进动)。影响并不明显。
不考虑陀螺效应,进行普通谐响应分析,圆盘的位移频响结果如下:
考虑陀螺效应,施加旋转力,进行谐响应分析,圆盘的位移频响结果如下:
合在一起对比:
总结:在普通谐响应分析中,不同频率下,离心力幅值保持一致,这和现实不符合。转子谐响应的旋转力和转速有关,低转速对应低离心力,高转速对应高离心力,所以左半橙色线在蓝色线下方,右半橙色线在蓝色线上方。
但如果只关注最大响应,其实两者的差距几乎很小,在工程层面是可以接受的。