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轉子動力學導論 版權信息
- ISBN：9787122432384
- 條形碼：9787122432384 ; 978-7-122-43238-4
- 裝幀：平裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
轉子動力學導論 本書特色
本書的主要內容涵蓋轉子的動力學建模方法、轉子的臨界轉速和不平衡響應計算、軸承的動力特性、轉子-支承系統的穩定性計算與分析、轉子的平衡技術、旋轉機械狀態監測與故障診斷技術等板塊，著重突出數學、力學、振動學、信號分析、模態分析等方法的原理和應用過程，數學意義和物理意義并重，在理解轉子動力學復雜理論和現象時，不但“知其然”，還能“知其所以然”，建立起轉子動力學與現代測試技術、模態分析、故障診斷等理論的有機聯系，形成以轉子動力學為核心的完整的理論體系結構和知識鏈條。本書可作為力學、機械、電力、動力、石化、航空與航天等專業本科生和研究生學習轉子動力學的入門教材，亦可供大專院校教師、科研院所研究人員及工廠技術人員參考。
轉子動力學導論 內容簡介
本書系統地論述了轉子的動力學模型、轉子的臨界轉速和不平衡響應計算、軸承的動力學特性、轉子-支承系統的動力學特性、轉子的平衡技術、旋轉機械的振動測試與故障診斷等內容，力求清晰地呈現轉子動力學的基礎理論與工程應用。各章節注重基礎理論的應用與公式推導，并配以實例進行講解，以幫助讀者更好地理解和掌握轉子動力學所涉及的基本理論和基礎知識。 本書的讀者對象為力學、機械、電力、冶金、石化、交通、航空與航天等部門從事旋轉機械設計、制造、運行、振動分析與故障診斷等工作的工程技術人員，亦可供高等院校師生、科研院所相關科技人員從事轉子動力學課題研究使用。
轉子動力學導論 目錄
第1章 緒論 001
1.1 轉子動力學的基本概念 001
1.1.1 旋轉機械 001
1.1.2 轉子 002
1.1.3 轉子的振動 003
1.1.4 轉子動力學 003
1.2 轉子動力學的研究內容 004
1.2.1 轉子的動力學建模與計算 004
1.2.2 轉子的臨界轉速計算 004
1.2.3 轉子的不平衡響應 005
1.2.4 軸承的動力學特性 006
1.2.5 轉子的穩定性 006
1.2.6 轉子的平衡技術 007
1.3 轉子動力學的發展概況 007
1.4 轉子動力學的研究現狀與展望 009
1.4.1 轉子的動力學設計 009
1.4.2 轉子的動力學特性 009
1.4.3 轉子的平衡技術 009
1.4.4 轉子振動噪聲和參數識別 010
1.4.5 轉子的振動控制技術 010
1.4.6 轉子動力學的發展方向 010
第2章 單圓盤轉子的動力學建模與計算 011
2.1 單圓盤轉子的模型與求解 011
2.1.1 剛性支承的單圓盤轉子 011
2.1.2 剛性支承的單圓盤轉子的運動微分方程 013
2.1.3 運動微分方程的解法 013
2.1.4 單圓盤轉子的動力學求解 015
2.2 單圓盤轉子的渦動與進動 016
2.2.1 轉子的渦動 016
2.2.2 轉子的進動 017
2.2.3 單圓盤轉子的渦動特性 018
2.2.4 外部阻尼對轉子渦動的影響 019
2.3 單圓盤轉子的不平衡響應與臨界轉速 021
2.3.1 質量偏心轉子的運動微分方程 021
2.3.2 單圓盤轉子的不平衡響應 022
2.3.3 單圓盤轉子的臨界轉速 023
2.3.4 外部阻尼對轉子不平衡響應的影響 024
2.4 轉子的陀螺效應 026
2.4.1 轉動坐標系下轉子的渦動 026
2.4.2 陀螺力矩 028
2.4.3 考慮陀螺力矩時轉子的運動微分方程 035
2.4.4 陀螺力矩對轉子臨界轉速的影響 039
2.5 單圓盤轉子算例 042
2.5.1 單圓盤轉子的進動角速度計算 042
2.5.2 單圓盤轉子的振型計算 045
2.6 彈性支承對轉子臨界轉速的影響 047
2.6.1 彈性支承的單圓盤轉子模型 047
2.6.2 彈性支承對轉子運動的影響 050
第3章 多圓盤轉子的動力學建模與計算 052
3.1 多圓盤轉子的模型 052
3.1.1 振動系統的柔度影響系數 053
3.1.2 達朗貝爾原理 056
3.1.3 多圓盤轉子的運動微分方程 057
3.2 多圓盤轉子的動力學求解 061
3.2.1 多自由度系統的特征值和模態振型 061
3.2.2 多圓盤轉子特征值的性質 065
3.2.3 多圓盤轉子的主振動 067
3.3 多圓盤轉子的臨界轉速 071
3.3.1 共振與臨界轉速的關系 071
3.3.2 多圓盤轉子臨界轉速的解法 072
3.3.3 多圓盤轉子算例 074
3.4 多圓盤轉子的不平衡響應 077
3.4.1 運動微分方程法求解多圓盤轉子的不平衡響應 078
3.4.2 模態疊加法求解多圓盤轉子的不平衡響應 079
第4章 轉子的傳遞矩陣計算方法 086
4.1 轉子的集總質量模型 086
4.1.1 轉子質量的離散化 086
4.1.2 滑動軸承的動力學模型 090
4.1.3 轉子支承的簡化 092
4.2 傳遞矩陣 095
4.2.1 傳遞矩陣的建立方法 095
4.2.2 帶彈性支承的剛性薄圓盤的傳遞矩陣 099
4.2.3 圓盤與軸段組合部件的傳遞矩陣 100
4.3 彈性支承轉子的Prohl 傳遞矩陣法 101
4.3.1 臨界轉速的Prohl 傳遞矩陣解法 101
4.3.2 轉子模態振型的Prohl 傳遞矩陣解法 105
4.4 傳遞矩陣法的拓展與改進 106
4.4.1 剛性支承轉子的Prohl 傳遞矩陣法 106
4.4.2 利用剩余力矩求解轉子的臨界轉速 109
4.4.3 Porhl 傳遞矩陣法的優缺點 110
4.4.4 Riccati 傳遞矩陣法 111
4.4.5 Riccati 傳遞矩陣法的改進 114
4.5 傳遞矩陣法的轉子算例 119
第5章 轉子的平衡技術 123
5.1 轉子不平衡的基本概念 123
5.1.1 不平衡量及其分布 123
5.1.2 剛性轉子和撓性轉子 125
5.1.3 靜不平衡、偶不平衡與動不平衡 127
5.1.4 轉子不平衡的產生原因 128
5.2 剛性轉子的平衡技術 128
5.2.1 剛性轉子的平衡原理 128
5.2.2 剛性轉子的通用平衡機 131
5.2.3 剛性轉子的現場平衡 133
5.2.4 剛性轉子的平衡品質 136
5.3 撓性轉子的平衡技術 138
5.3.1 撓性轉子的模態平衡法 138
5.3.2 撓性轉子的影響系數平衡法 146
5.3.3 撓性轉子的軸系現場平衡 148
5.4 其他平衡技術 150
5.4.1 小二乘影響系數法 150
5.4.2 模態響應圓法 152
5.4.3 諧分量法 154
5.4.4 撓性轉子的平衡策略與準則 155
第6章 旋轉機械的振動測試與故障診斷 157
6.1 概述 157
6.1.1 旋轉機械的振動類型 157
6.1.2 旋轉機械振動測試的作用 159
6.1.3 旋轉機械振動測試的內容 159
6.2 旋轉機械的振動測試 160
6.2.1 旋轉機械振動測試系統的結構 160
6.2.2 傳感器的選用 161
6.2.3 旋轉機械的振動測量方式 170
6.2.4 旋轉機械常用的振動測試技術 172
6.2.5 旋轉機械振動評定標準 179
6.3 旋轉機械的振動圖譜分析與故障診斷方法 182
6.3.1 頻譜圖 182
6.3.2 三維頻譜圖 187
6.3.3 軸心位置圖 188
6.3.4 軸心軌跡圖 190
6.3.5 伯德圖與極坐標圖 195
6.3.6 振動趨勢圖 198
附錄A 轉子動力學算例的Matlab 程序 200
附錄A.1 三自由度簡支梁的模態計算 200
附錄A.2 剛性支承單圓盤轉子的臨界轉速與模態振型計算 202
附錄A.3 彈性支承單圓盤轉子的臨界轉速與模態振型計算 204
附錄A.4 雙圓盤轉子的臨界轉速與模態振型計算 206
附錄A.5 Prohl 傳遞矩陣法計算轉子的臨界轉速與模態振型 209
附錄B 轉子動力學術語中英文對照 212
參考文獻 216
1.1 轉子動力學的基本概念 001
1.1.1 旋轉機械 001
1.1.2 轉子 002
1.1.3 轉子的振動 003
1.1.4 轉子動力學 003
1.2 轉子動力學的研究內容 004
1.2.1 轉子的動力學建模與計算 004
1.2.2 轉子的臨界轉速計算 004
1.2.3 轉子的不平衡響應 005
1.2.4 軸承的動力學特性 006
1.2.5 轉子的穩定性 006
1.2.6 轉子的平衡技術 007
1.3 轉子動力學的發展概況 007
1.4 轉子動力學的研究現狀與展望 009
1.4.1 轉子的動力學設計 009
1.4.2 轉子的動力學特性 009
1.4.3 轉子的平衡技術 009
1.4.4 轉子振動噪聲和參數識別 010
1.4.5 轉子的振動控制技術 010
1.4.6 轉子動力學的發展方向 010
第2章 單圓盤轉子的動力學建模與計算 011
2.1 單圓盤轉子的模型與求解 011
2.1.1 剛性支承的單圓盤轉子 011
2.1.2 剛性支承的單圓盤轉子的運動微分方程 013
2.1.3 運動微分方程的解法 013
2.1.4 單圓盤轉子的動力學求解 015
2.2 單圓盤轉子的渦動與進動 016
2.2.1 轉子的渦動 016
2.2.2 轉子的進動 017
2.2.3 單圓盤轉子的渦動特性 018
2.2.4 外部阻尼對轉子渦動的影響 019
2.3 單圓盤轉子的不平衡響應與臨界轉速 021
2.3.1 質量偏心轉子的運動微分方程 021
2.3.2 單圓盤轉子的不平衡響應 022
2.3.3 單圓盤轉子的臨界轉速 023
2.3.4 外部阻尼對轉子不平衡響應的影響 024
2.4 轉子的陀螺效應 026
2.4.1 轉動坐標系下轉子的渦動 026
2.4.2 陀螺力矩 028
2.4.3 考慮陀螺力矩時轉子的運動微分方程 035
2.4.4 陀螺力矩對轉子臨界轉速的影響 039
2.5 單圓盤轉子算例 042
2.5.1 單圓盤轉子的進動角速度計算 042
2.5.2 單圓盤轉子的振型計算 045
2.6 彈性支承對轉子臨界轉速的影響 047
2.6.1 彈性支承的單圓盤轉子模型 047
2.6.2 彈性支承對轉子運動的影響 050
第3章 多圓盤轉子的動力學建模與計算 052
3.1 多圓盤轉子的模型 052
3.1.1 振動系統的柔度影響系數 053
3.1.2 達朗貝爾原理 056
3.1.3 多圓盤轉子的運動微分方程 057
3.2 多圓盤轉子的動力學求解 061
3.2.1 多自由度系統的特征值和模態振型 061
3.2.2 多圓盤轉子特征值的性質 065
3.2.3 多圓盤轉子的主振動 067
3.3 多圓盤轉子的臨界轉速 071
3.3.1 共振與臨界轉速的關系 071
3.3.2 多圓盤轉子臨界轉速的解法 072
3.3.3 多圓盤轉子算例 074
3.4 多圓盤轉子的不平衡響應 077
3.4.1 運動微分方程法求解多圓盤轉子的不平衡響應 078
3.4.2 模態疊加法求解多圓盤轉子的不平衡響應 079
第4章 轉子的傳遞矩陣計算方法 086
4.1 轉子的集總質量模型 086
4.1.1 轉子質量的離散化 086
4.1.2 滑動軸承的動力學模型 090
4.1.3 轉子支承的簡化 092
4.2 傳遞矩陣 095
4.2.1 傳遞矩陣的建立方法 095
4.2.2 帶彈性支承的剛性薄圓盤的傳遞矩陣 099
4.2.3 圓盤與軸段組合部件的傳遞矩陣 100
4.3 彈性支承轉子的Prohl 傳遞矩陣法 101
4.3.1 臨界轉速的Prohl 傳遞矩陣解法 101
4.3.2 轉子模態振型的Prohl 傳遞矩陣解法 105
4.4 傳遞矩陣法的拓展與改進 106
4.4.1 剛性支承轉子的Prohl 傳遞矩陣法 106
4.4.2 利用剩余力矩求解轉子的臨界轉速 109
4.4.3 Porhl 傳遞矩陣法的優缺點 110
4.4.4 Riccati 傳遞矩陣法 111
4.4.5 Riccati 傳遞矩陣法的改進 114
4.5 傳遞矩陣法的轉子算例 119
第5章 轉子的平衡技術 123
5.1 轉子不平衡的基本概念 123
5.1.1 不平衡量及其分布 123
5.1.2 剛性轉子和撓性轉子 125
5.1.3 靜不平衡、偶不平衡與動不平衡 127
5.1.4 轉子不平衡的產生原因 128
5.2 剛性轉子的平衡技術 128
5.2.1 剛性轉子的平衡原理 128
5.2.2 剛性轉子的通用平衡機 131
5.2.3 剛性轉子的現場平衡 133
5.2.4 剛性轉子的平衡品質 136
5.3 撓性轉子的平衡技術 138
5.3.1 撓性轉子的模態平衡法 138
5.3.2 撓性轉子的影響系數平衡法 146
5.3.3 撓性轉子的軸系現場平衡 148
5.4 其他平衡技術 150
5.4.1 小二乘影響系數法 150
5.4.2 模態響應圓法 152
5.4.3 諧分量法 154
5.4.4 撓性轉子的平衡策略與準則 155
第6章 旋轉機械的振動測試與故障診斷 157
6.1 概述 157
6.1.1 旋轉機械的振動類型 157
6.1.2 旋轉機械振動測試的作用 159
6.1.3 旋轉機械振動測試的內容 159
6.2 旋轉機械的振動測試 160
6.2.1 旋轉機械振動測試系統的結構 160
6.2.2 傳感器的選用 161
6.2.3 旋轉機械的振動測量方式 170
6.2.4 旋轉機械常用的振動測試技術 172
6.2.5 旋轉機械振動評定標準 179
6.3 旋轉機械的振動圖譜分析與故障診斷方法 182
6.3.1 頻譜圖 182
6.3.2 三維頻譜圖 187
6.3.3 軸心位置圖 188
6.3.4 軸心軌跡圖 190
6.3.5 伯德圖與極坐標圖 195
6.3.6 振動趨勢圖 198
附錄A 轉子動力學算例的Matlab 程序 200
附錄A.1 三自由度簡支梁的模態計算 200
附錄A.2 剛性支承單圓盤轉子的臨界轉速與模態振型計算 202
附錄A.3 彈性支承單圓盤轉子的臨界轉速與模態振型計算 204
附錄A.4 雙圓盤轉子的臨界轉速與模態振型計算 206
附錄A.5 Prohl 傳遞矩陣法計算轉子的臨界轉速與模態振型 209
附錄B 轉子動力學術語中英文對照 212
參考文獻 216
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轉子動力學導論 作者簡介
張超，華北電力大學機械工程系機械電子教研室副主任，副教授，主要從事大型旋轉機械設備狀態監測與故障診斷方面的教學與科研工作。作為主要研究人員參與了“風火打捆下汽輪發電機組軸系振動機理及機電耦合故障診斷方法研究”“機-網耦合作用下風力發電機傳動系統故障機理與診斷方法研究”“發電機三維氣隙偏心與定轉子繞組短路耦合故障的機電交叉特性分析及其診斷方法研究”“發電機內部復合故障時機組軸系振動機理與故障診斷研究”“電網沖擊下超(超)臨界汽輪發電機組軸系-葉片彎扭耦合振動特性的研究”等多項國家自然科學基金面上項目的研究，主研和參與了多項設備故障診斷的橫向項目研究與開發，主要包括遼寧東方發電有限公司“汽輪發電機組振動遠程故障診斷系統”，山東聊城魯能熱電有限公司“振動信號測試采集分析系統”，河北省電力勘探設計研究院“西柏坡電廠#5機勵磁間振動故障診斷”，呼和浩特市博泵銷售有限公司“旋轉機械振動信號測試采集與分析系統”，大唐（通遼）霍林河新能源有限公司“風電機組振動監測與分析系統”，東北電網有限公司齊齊哈爾超高壓局“齊齊哈爾超高壓局500kV管母線振動、撓度在線監測裝置科研項目”；主研的“風力發電機主軸剎車片摩擦性能試驗系統”科研項目通過2013年省級鑒定，鑒定結果為國際先進，并獲得2015年度河北省科技進步三等獎。公開發表學術論文20余篇，其中以一作身份發表SCI收錄論文1篇，EI收錄論文6篇。參編出版教材1部；多次指導大學生參加“挑戰杯”、“大學生創新創業項目”等，獲得省級二等獎1項；獲得發明專利授權1項，實用新型專利授權4項，軟件著作權4項。張超，華北電力大學機械工程系機械電子教研室副主任，副教授，主要從事大型旋轉機械設備狀態監測與故障診斷方面的教學與科研工作。作為主要研究人員參與了“風火打捆下汽輪發電機組軸系振動機理及機電耦合故障診斷方法研究”“機-網耦合作用下風力發電機傳動系統故障機理與診斷方法研究”“發電機三維氣隙偏心與定轉子繞組短路耦合故障的機電交叉特性分析及其診斷方法研究”“發電機內部復合故障時機組軸系振動機理與故障診斷研究”“電網沖擊下超(超)臨界汽輪發電機組軸系-葉片彎扭耦合振動特性的研究”等多項國家自然科學基金面上項目的研究，主研和參與了多項設備故障診斷的橫向項目研究與開發，主要包括遼寧東方發電有限公司“汽輪發電機組振動遠程故障診斷系統”，山東聊城魯能熱電有限公司“振動信號測試采集分析系統”，河北省電力勘探設計研究院“西柏坡電廠#5機勵磁間振動故障診斷”，呼和浩特市博泵銷售有限公司“旋轉機械振動信號測試采集與分析系統”，大唐（通遼）霍林河新能源有限公司“風電機組振動監測與分析系統”，東北電網有限公司齊齊哈爾超高壓局“齊齊哈爾超高壓局500kV管母線振動、撓度在線監測裝置科研項目”；主研的“風力發電機主軸剎車片摩擦性能試驗系統”科研項目通過2013年省級鑒定，鑒定結果為國際先進，并獲得2015年度河北省科技進步三等獎。公開發表學術論文20余篇，其中以一作身份發表SCI收錄論文1篇，EI收錄論文6篇。參編出版教材1部；多次指導大學生參加“挑戰杯”、“大學生創新創業項目”等，獲得省級二等獎1項；獲得發明專利授權1項，實用新型專利授權4項，軟件著作權4項。
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