一种基于有限元模型的旋转设备支承动刚度参数测量方法技术

一种基于有限元模型的旋转设备支承动刚度参数测量方法，先在旋转设备主轴上的轴承转子两侧，沿轴线方向选取两点ｐ、ｑ，在ｐ点所在截面分别安装两个电涡流传感器，使两个电涡流传感器与测点ｐ的连线呈９０度，在ｑ点的两个电涡流传感器按同样方式配置，四个电涡流传感器的信号输出端分别与工控机相连，再建立转子有限元模型，并计算出不平衡力ｆｕ，推导出支承动刚度ＺＢＦ，再通过系列计算得到的８个参数，最后通过计算出的不同工作转速下的旋转设备支承动刚度参数，可以建立标准，对旋转设备的运行进行安全评定，本发明专利技术具有测试精度高，操作简便的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及旋转设备支承动刚度参数测试领域，具体涉及一种基于有限元模型的 旋转设备支承动刚度参数测量方法。
技术介绍
旋转设备是机械工业中广泛应用的设备，旋转设备支承的动态性能的优劣直接影 响着机械加工的质量以及生产率，旋转设备的支承动刚度是其动态性能的主要评价指标， 它反映了旋转设备抵抗外载荷的能力，对于工件的加工质量以及旋转设备支承寿命都有影 响。对于目前的旋转设备设计及制造，普遍的观点是要通过增加刚度来减少震动影响，因 此，动刚度参数的辨识十分重要。然而，国内外对于旋转设备动刚度的研究还处于起步阶 段，旋转机械动刚度的测量往往依靠经验进行，并没有明确的动刚度准则，存在动刚度的测 试精度低，测量成本高的缺点。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于有限元模型的旋 转设备支承动刚度参数测量方法，提高了动刚度参数的辨识精度，具有测试精度高，操作简 便的优点。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为，包括以下步骤第一步，在旋转设备主轴5上的轴承转子7两侧，沿轴线方向选取两点p、q，在P点 所在截面分别安装第一电涡流传感器1和第二电涡流传感器2，使第一电涡流传感器1、第 二电涡流传感器2与测点ρ的连线呈90度，在q点所在截面分别安装第三电涡流传感器3 和第四电涡流传感器4，使第三电涡流传感器3、第四电涡流传感器4与测点q的连线呈90 度，四个电涡流传感器的信号输出端分别与安装在机柜6上的工控机8相连，对转子振动情 况进行测试，得到P测点两相互垂直位移量分别为rK,DX、i~K,OT，q测点两相互垂直位移量分别为 rE, QX ，传送至工控机8进行处理，储存；第二步，运用矩阵实验室(MATLAB)软件建立转子有限元模型，得到转子刚度矩阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于有限元模型的旋转设备支承动刚度参数测量方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，在旋转设备主轴（５）上的轴承转子（７）两侧，沿轴线方向选取两点ｐ、ｑ，在ｐ点所在截面分别安装第一电涡流传感器（１）和第二电涡流传感器（２），使第一电涡流传感器（１）、第二电涡流传感器（２）与测点ｐ的连线呈９０度，在ｑ点所在截面分别安装第三电涡流传感器（３）和第四电涡流传感器（４），使第三电涡流传感器（３）、第四电涡流传感器（４）与测点ｑ的连线呈９０度，四个电涡流传感器的信号输出端分别与安装在机柜（６）上的工控机（８）相连，对转子振动情况进行测试，得到ｐ测点两相互垂直位移量分别为ｒ↓［Ｒ，ｐｘ］、ｒ↓［Ｒ，ｐｙ］，ｑ测点两相互垂直位移量分别为ｒ↓［Ｒ，ｑｘ］、ｒ↓［Ｒ，ｑｙ］，传送至工控机（８）进行处理，储存；第二步，运用矩阵实验室（ＭＡＴＬＡＢ）软件建立转子有限元模型，得到转子刚度矩阵［＊＊＊］，并计算出不平衡力ｆ↓［ｕ］；其中，Ｚ表示刚度，ｐ表示轴承转子上的测点的自由度，ｂ和ｉ分别表示轴承和转子内部的自由度；第三步，以支承和轴承整体为对象，建立动刚度矩阵方程＊＊＊，从而推导出支承动刚度Ｚ↓［ＢＦ］；展开＊＊＊可得到：Ｚ↓［ＢＦ］ｒ↓［Ｒ，ｂ］＝－ｆ↓［Ｒ，ｂ］（１）式（１）即为轴承支承刚度Ｚ↓［ＢＦ］的表达式，式（１）可表示为：［Ｋ↓［Ｂ］（ω）＋（ｊω）↑［２］Ｍ↓［Ｂ］（ω）＋ｊωＣ↓［Ｂ］（ω）］ｒ↓［Ｒ，ｂ］（ω）＝Ｐ（ω）（２）其中：ｒ↓［Ｒ，ｉ］为转子内部振动响应，ｒ↓［Ｒ，ｂ］为转子和轴承间的振动响应，ｆ↓［Ｒ，ｂ］为转子和轴承间的作用力；Ｐ（ω）＝－ｆ↓［Ｒ，ｂ］（３）Ｋ↓［Ｂ］，Ｃ↓［Ｂ］和Ｍ↓［Ｂ］分别表示轴承刚度，阻尼和质量矩阵，ω表示转子转速，ｊ＝＊；第四步，将旋转设备支承动刚度分解为转子内部、轴承和测点ｐ进行分析，求得转子内部振动响应ｒ↓［Ｒ，ｉ］，转子和轴承间的振动响应ｒ↓［Ｒ，ｂ］，转子和轴承间的作用力ｆ↓［Ｒ，ｂ］：将旋转设备支承动刚度分解为转子内部、轴承和测点ｐ进行分析，建立刚度方程：＊＊＊（４）展开式（４）可以得到：＊＊＊（５）ｆ↓［Ｒ，ｂ］＝［Ｚ↓［Ｒ，ｂｉ］Ｚ↓［Ｒ，ｂｐ］］［＊＊＊］＋Ｚ↓［Ｒ，ｂｂ］ｒ↓［Ｒ，ｂ］（６）由式（５）可以求出转子内部振动响应ｒ↓［Ｒ，ｉ］，转子和轴承间的振动响应ｒ↓［Ｒ，ｂ］，代入式（６）可以求出转子与轴承作用力ｆ↓［Ｒ，ｂ］；第五步，通过支承动刚度表达...

【技术特征摘要】
1. 一种基于有限元模型的旋转设备支承动刚度参数测量方法，其特征在于包括以下 步骤第一步，在旋转设备主轴( 上的轴承转子(7)两侧，沿轴线方向选取两点p、q，在P点 所在截面分别安装第一电涡流传感器(1)和第二电涡流传感器O)，使第一电涡流传感器 (1)、第二电涡流传感器( 与测点P的连线呈90度，在q点所在截面分别安装第三电涡流 传感器C3)和第四电涡流传感器G)，使第三电涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琇峰，李桐，林京，曹军义，
申请(专利权)人：西安瑞特快速制造工程研究有限公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]