DyRoBeS的案例
DYROBES 20.2軟件交流學習技巧
軸承和轉子動力學特性分析專用 一、軟件背景 DyRoBeS軟件是美國研發的一款軸承設計分析和轉子動力學特性分析軟件，自從1991 年發布以來，DyRoBeS 以其面向工廠、針對性強、快速準確、出色性能等顯著特點，在軸承設計分析與轉子動力學特性分析領域受到了廣泛地應用和行業認可。 DyRoBeS軟件是由美國機械工程師學會院士陳文政博士開發，陳博士畢業于美國亞利桑那州立大學, 曾在世界500 強企業美國英格索蘭公司工作20 年，參與和主持了泵、多種壓縮機、渦輪增壓器、燃氣輪機、膨脹機、電機/發電機等產品的設計和制造. 在設計過程中解決了許多關鍵性問題，在滑動徑向軸承和氣體軸承的研究方面有多項專利。陳博士在轉子動力學和軸承領域的研究緊密結合工程應用，發表研究論文數十篇，曾獲得H. H. Jeffcott Award，并因其在旋轉機械領域的卓越貢獻，入選Who’s Who in Scienceand Engineering。 國外用戶包括政府研究機構（Air Force, NASA,and Navy），航空航天（Boeing, GE, United Technologies, NorthropGrumman,Honeywell,Rolls Royce, etc. ），工業企業（Borg Warner, Capstone,Centrilift,Curtis‐Wright, EDS, Emerson,GE, GM, Holset, IHI, IR, DR, SAMSUNG,Shell,Siemens, TECO, Westinghouse, etc.），軸承企業（John Crane, Kingsberry,MITI, Timken,etc.），諸多旋轉機械工程咨詢公司、大學和研究所等。 中國區用戶也已經超過40家，涵蓋透平機械、電機、軸承、齒輪箱等企業和研究機構。
展開 浮動環動密封設計與泄漏量計算
DyRoBeS軟件緣何受到中航工業、中國航發、中國航天、中國船舶、中國兵器、中國中車等等以及NASA、波音、GE、霍尼韋爾、羅-羅等國內外知名企業青睞？DyRoBeS軸承---轉子動力學分析與設計軟件以其參數化快捷建模、計算快速、精度可靠、功能豐富、后處理方便等諸多優勢，成為軸承---轉子動力學行業領域最為權威的軟件，得到國內外用戶的廣泛認可和好評！
目前DyRoBeS軸承-轉子動力學分析與設計軟件共含有8大模塊，分別是Rotor（轉子動力學模塊）、BePerf（徑向滑動軸承性能模塊）、ThrustBrg（止推滑動軸承性能模塊）、GearLoad（齒輪嚙合載荷模塊）、RotorBal（轉子動平衡模塊）、SpiralGF（先進螺旋密封模塊）、LabySeal（迷宮密封模塊）、Carbon Ring Seal（石墨環密封模塊），如下表1及圖1所示。
表1 DyRoBeS軟件八大模塊匯總
圖1 DyRoBeS軟件模塊圖，紅色框為本次推文重點介紹的Carbon Ring Seal模塊
碳環密封，也叫浮動環密封，或者浮環密封，圖2是某組合式浮環密封結構圖。
展開 軸承-轉子類型知多少？
DyRoBeS軟件中Example，包含各型軸承-轉子系統的動力學特性分析，內容全面詳細，可作為入門自學案例。本文選取部分案例，專門介紹軸承-轉子模型類型。
一、關于表格參數化建模
DyRoBeS軟件對軸承-轉子系統的建模采取表格參數化形式，如下圖所示，在Rotor Bearings System Data中有許多選項，每個選項對應一個表格。下圖展示的是轉子建模，可以建立單軸、雙軸、多軸轉子，按轉子實際模型給定單元、節點、材料、長度、內徑、外徑等即可。表格參數化建模簡單快捷，易于修改，只需修改表格中某個或者某幾個值，即可實現模型的快速修改優化。這也是DyRoBeS軟件在建模方面的顯著優勢之一。
二、表格參數化建立的軸承-轉子模型
在DyRoBeS軟件中Example中，有近200個各轉子模型，下圖展示了部分模型文件。
展開 微型燃氣輪機轉子-浮環軸承系統的動力學研究
應用 DyRoBes軟件計算浮環軸承
油膜壓力的分布規律
由推導出的內外層無量綱油膜壓力的表達式可以看出：同樣的條件下，外油膜的油膜壓力主要取決于浮環轉速，內層油膜的油膜壓力主要取決于浮環轉速和軸頸轉速，這樣浮環軸承內層油膜壓力大于外層油膜壓力，很多學者通過理論和實驗已經證實內層油膜壓力大于外層的油膜壓力的結論。油膜壓力小，則對應的承載能力就小；油膜壓力大，則對應的承載能大，所以在分析浮環軸承承載能力時，只分析外層的油膜壓力即可。在一定條件下，轉子轉速和偏心率同時影響軸承油膜壓力的分布。
將浮環、軸頸以及兩者之間的油液看成一個整體，則浮環軸承的外層油膜就相當于一個滑動軸承，所以可以完全按照分析滑動軸承油膜的方法來分析浮環軸承外層油膜。本小節應用DyRoBeS軟件對浮環軸承外層油膜進行分析，得到了不同轉速下的油膜壓力分布圖、偏心率的變化規律。這樣就可為有限差分法求提供不同轉速下的偏心率，并且可以將 DyRoBeS分析的結果與有限差分法分析的結果進行對比，圖 2-3 為運用DyRoBeS軟件和有限差分法對符合軸承外層油膜壓力進行求解分析的流程圖。
將外層油膜參數（表 2-1）輸入DyRoBeS軟件中，經分析得到了浮環轉速為3400 r/min（轉子轉速為 10000 r/min）、10200 r/min（轉子轉速為 30000 r/min）和17000 r/min（轉子轉速為50000 r/min）時外油膜壓力分布圖，如圖2-4所示。
展開 
一文解析徑向滑動軸承分析和設計
目前DyRoBeS軸承-轉子動力學分析與設計軟件共含有8大模塊，分別是Rotor（轉子動力學模塊）、BePerf（徑向滑動軸承性能模塊）、ThrustBrg（止推軸承模塊）、GearLoad（齒輪嚙合載荷模塊）、RotorBal（轉子動平衡模塊）、SpiralGF（先進螺旋密封模塊）、LabySeal（迷宮密封模塊）、Carbon Ring Seal（石墨環密封模塊），如下表1及圖1所示。
表1 DyRoBeS軟件八大模塊匯總
圖1 DyRoBeS軟件模塊圖，紅色框為本次推文重點介紹的BePerf模塊
小編將向大家展示這些模塊的強大功能！
BePerf主要用于徑向滑動軸承設計和分析，還有止推軸承的初步設計功能，止推軸承完整的設計和分析功能在ThrustBrg模塊。DyRoBeS軟件提供了固定瓦軸承、可傾瓦軸承、浮環軸承、氣體軸承以及靜壓軸承等，基本涵蓋了所有滑動軸承的類型（其他滾動軸承、電磁軸承以及擠壓油膜阻尼器等相關計算在Rotor模塊中），如圖2 所示。
展開 迷宮密封設計與性能計算
目前DyRoBeS軸承-轉子動力學分析與設計軟件共含有8大模塊，分別是Rotor（轉子動力學模塊）、BePerf（徑向滑動軸承性能模塊）、ThrustBrg（止推滑動軸承性能模塊）、GearLoad（齒輪嚙合載荷模塊）、RotorBal（轉子動平衡模塊）、SpiralGF（先進螺旋密封模塊）、LabySeal（迷宮密封模塊）、Carbon Ring Seal（石墨環密封模塊），如下表1及圖1所示。
表1 DyRoBeS軟件八大模塊匯總
圖1 DyRoBeS軟件模塊圖，紅色框為本次推文重點介紹的LabySeal模塊
小編將向大家展示這些模塊的強大功能！
LabySeal主要用于密封齒在轉子、定子或交叉情況下的建模和計算，得到在給定介質下，不同溫度、不同壓力以及不同進口渦流比下的密封剛度、阻尼和泄漏量等結果。
圖2 LabySeal模塊輸入參數
圖3 LabySeal輸入迷宮密封參數
圖4 LabySeal不同形式迷宮密封
以軟件自帶的Laby_Seal_Example_1為例：
圖5 迷宮密封結構參數
圖6 輸入參數
可以得到如下結果輸出：
圖7 迷宮密封剛度阻尼及泄漏量計算結果
來源：DyRoBeS
展開 超高速大功率電動機軸系不平衡響應分析
結束語
本文采用DyRoBeS轉子動力學分析軟件對長輸管線壓縮機20MW 級高速變頻防爆電動機項目軸系進行臨界轉速計算和不平衡響應分析，得到以下結論:
(1) 為保證計算結果的準確性，需對電機軸系進行合理的簡化，簡化過程中需考慮軸本體月牙槽和3#軸承抬高量的影響。
(2) 采用DyRoBeS轉子動力學分析軟件對軸系的臨界轉速進行計算，計算的結果分別為: 一階臨界轉速1756rpm，二階臨界轉速2232rpm和三階臨界轉速5952rpm，有效的避開了電機的運行轉速3120~5040rpm，因此軸系的結構設計是合理的。
(3) 根據軸系的平衡等級計算了軸系在過臨界轉速時軸承位置的最大響應值為 0.048mm，位于3#軸承位置，此結果滿足旋轉機械振動的要求。
注：本文來源于《防爆電機》，發表于2017年第4期，第52卷（總第197期），第一作者張貴濱，來自哈爾濱電氣動力裝備有限公司。
展開 初識轉子動力學-
DyRoBeS軟件中某渦輪增壓器模型
首先看一下轉子動力學分析的一些基本概念。
1. 振動形式，按轉子-軸承系統的輸入，即振動原因可分為：
強迫振動
系統受外界持續激擾作用下所產生的振動，比如轉子不平衡產生的周期性的激振力下的轉子振動。
特點：振動的頻率與激振頻率相關，一般由不平衡量引起的振動為1X振動，即振動頻率與轉速頻率一致。
DyRoBeS軟件中某轉子強迫振動計算結果
自激振動
由系統自身的交叉耦合剛度引起的振動形式，當有一個初始振動，不需要外界向振動系統輸送能量，振動即能保持下去。這種振動與外界激勵無關，完全是自己激勵自己，故稱為自激振動。比如軸瓦自激振動（半速渦動，油膜振蕩），大容量汽輪機高壓轉子上的間隙自激振動。
特點：振動的頻率與轉速無關，而與其自然頻率相關。
DyRoBeS軟件中某轉子自激振動計算結果
2. 按轉子—軸承系統的動力學參數的特性可分為：
線性轉子動力學分析
通過線性化處理系統，包括軸承的剛度與阻尼等，分析系統的穩態響應，能用常系數線性微分方程描述的振動。
非線性轉子動力學分析
系數的阻尼力或彈性恢復力具有非線性性質，只能用非線性微分方程來描述。比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
展開 分享：初識轉子動力學
DyRoBeS軟件中某渦輪增壓器模型
首先看一下轉子動力學分析的一些基本概念。
1. 振動形式，按轉子-軸承系統的輸入，即振動原因可分為：
強迫振動
系統受外界持續激擾作用下所產生的振動，比如轉子不平衡產生的周期性的激振力下的轉子振動。
特點：振動的頻率與激振頻率相關，一般由不平衡量引起的振動為1X振動，即振動頻率與轉速頻率一致。
DyRoBeS軟件中某轉子強迫振動計算結果
自激振動
由系統自身的交叉耦合剛度引起的振動形式，當有一個初始振動，不需要外界向振動系統輸送能量，振動即能保持下去。這種振動與外界激勵無關，完全是自己激勵自己，故稱為自激振動。比如軸瓦自激振動（半速渦動，油膜振蕩），大容量汽輪機高壓轉子上的間隙自激振動。
特點：振動的頻率與轉速無關，而與其自然頻率相關。
DyRoBeS軟件中某轉子自激振動計算結果
2. 按轉子—軸承系統的動力學參數的特性可分為：
線性轉子動力學分析
通過線性化處理系統，包括軸承的剛度與阻尼等，分析系統的穩態響應，能用常系數線性微分方程描述的振動。
非線性轉子動力學分析
系數的阻尼力或彈性恢復力具有非線性性質，只能用非線性微分方程來描述。比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
實際上，采用線性化處理的方法，可以處理大部分旋轉機械工程領域遇到的轉子動力學問題，給出令人滿意的解釋。
展開 某60Hz汽輪機轉子高速動平衡試驗研究
筆者采用 DyRoBeS軟件對高中壓轉子-軸承-擺架系統進行建模，如圖 1 所示。其中，節點 4 和 31 分別為兩軸承中心位置，節點 35 和 36 分別代表擺架和軸承座，且將其視為單自由度的剛度-質量-阻尼結構。
利用DyRoBeS的BePerf 模塊，對橢圓軸承進行動力特性分析，得出油膜剛度和阻尼隨轉速變化曲線，如圖2和圖3所示。
將軸承剛度和阻尼系數導入轉子-軸承-擺架系統模型，進行前三階無阻尼臨界轉速計算和振
型分析，結果如圖 4～6 所示。
從圖 4～6 可以看出，轉子-軸承-擺架系統的前三 階 無 阻 尼 臨 界 轉 速 分 別 為 1618r/min、3338r/min、3827r/min，這與實測值( 1610r/min、3400r/min、3800r/min) 比較接近，說明轉子建模的各項參數選擇比較正確。
展開 初識轉子動力學！
DyRoBeS軟件中某渦輪增壓器模型
首先看一下轉子動力學分析的一些基本概念。
1. 振動形式，按轉子-軸承系統的輸入，即振動原因可分為：
強迫振動
系統受外界持續激擾作用下所產生的振動，比如轉子不平衡產生的周期性的激振力下的轉子振動。
特點：振動的頻率與激振頻率相關，一般由不平衡量引起的振動為1X振動，即振動頻率與轉速頻率一致。
DyRoBeS軟件中某轉子強迫振動計算結果
自激振動
由系統自身的交叉耦合剛度引起的振動形式，當有一個初始振動，不需要外界向振動系統輸送能量，振動即能保持下去。這種振動與外界激勵無關，完全是自己激勵自己，故稱為自激振動。比如軸瓦自激振動（半速渦動，油膜振蕩），大容量汽輪機高壓轉子上的間隙自激振動。
特點：振動的頻率與轉速無關，而與其自然頻率相關。
DyRoBeS軟件中某轉子自激振動計算結果
2. 按轉子—軸承系統的動力學參數的特性可分為：
線性轉子動力學分析
通過線性化處理系統，包括軸承的剛度與阻尼等，分析系統的穩態響應，能用常系數線性微分方程描述的振動。
非線性轉子動力學分析
系數的阻尼力或彈性恢復力具有非線性性質，只能用非線性微分方程來描述。比如，所有的軸承作用力均為非線性力，嚴格來講，與滑動軸承油膜力相關的轉子動力學問題均為非線性轉子動力學；還有裂紋轉子的動力學分析等也屬于非線性領域。
3. 按振動位移的特征可分為：
橫向振動
轉子只作垂直軸線方向的振動。
扭轉振動
轉子繞其縱軸產生扭轉變形的振動。
縱向振動
轉子只作沿軸線方向的振動。
從哪方面入手學習轉子動力學？
這么多的分類，我們該怎么學習和操作呢？
實際上，采用線性化處理的方法，可以處理大部分旋轉機械工程領域遇到的轉子動力學問題，給出令人滿意的解釋。
展開 
轉子命運，因你而變——陀螺力矩二三事
來源：DyRoBeS微信公眾號（ID：dyrobes）
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陀螺效應是什么？陀螺力矩（回轉力矩）又是什么？
所謂陀螺效應，就是旋轉著的物體具有像陀螺一樣的效應。陀螺有兩個特點：進動性和定軸性。在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下，陀螺會在不停自轉的同時，環繞著另一個固定的轉軸不停地旋轉，這就是陀螺的旋進或進動 (precession)，又稱為回轉效應 (gyroscopic effect)。
陀螺旋進是日常生活中常見的現象，許多人小時候都玩過的陀螺就是一例。當高速旋轉的陀螺遇到外力時，它的軸的方向是不會隨著外力的方向發生改變的，而是軸圍繞著一個定點進動。簡單來說，陀螺效應就是旋轉的物體有保持其旋轉方向（旋轉軸的方向）的慣性。而陀螺力矩與陀螺效應密切相關，可以說，正是陀螺力矩的存在，才出現了陀螺效應。
那些年，我們玩過的陀螺
怎么樣？想不想來一個？
（上兩張圖片均來源于網絡，僅用于分享知識，侵刪）
那這個陀螺力矩又是怎么產生的呢？下面詳細說說這個陀螺力矩的由來---相信小編，深呼吸三次，慢慢讀，你肯定會懂，因為這么詳細的教案已經不多啦。
展開 一文覽盡轉子動力學橫向、扭轉、軸向及耦合振動分析
Rotor Speed）
來源：DyRoBeS
Dyrobes技術人員
以兼職培訓講師為主，也有兼職項目外包或技術支持的活
如您想掙點外塊，積累資源，充實生活，請聯系我
要求有實際項目經歷，三年以上項目經歷，表達能力較好，
微信：一五五零一二三九六九九，郵件soft@info-soft.cn
擅長其它技術或軟件者也可以聯系，本信息長期有效，北上廣深，成都，武漢，西安等地
【機組軸系】機組總成設計中軸系分析
采用美國DyRoBeS有限元軸系計算程序進行分析。
1. 建立力學模型
實際構件的質量和剛度不是集中而是分散的，而系統中的阻尼有集中也有分散。在建立模型時，將一實際軸系截成許多軸段，分段點分別取在葉輪（或其它集中質量）的重心位置、存在不平衡質量的地方、軸直徑發生變化的地方、軸承中點以及軸的兩端等位置。至于軸段部分的質量，則作為連續分布，不將其集中到軸段兩端的分段點上。這樣就將一個實際轉子，看成一系列等截面軸段或錐段把許多集中質量分布在各分段點上的計算力學模型。顯然，分段點的普遍特性是具有集中質量、葉輪的直徑轉動慣量、極轉動慣量等。
采用專業的軸承-轉子動力學分析軟件DyRoBeS進行建模及分析工作，機組軸系模型如圖1所示。
2. 扭振頻率、振型和Campbell圖
扭振頻率的調整通常是根據振型來分析的。通過分析要調整一階振型的陡峭地方，通常為聯軸器。因為聯軸器相對于轉子各部位剛度較弱，也易于調整。通過調整其剛度及轉動慣量，可以滿足規范的要求。如果這個陡峭處出現在主軸上，通常是由于該主軸過細，剛度不夠所致。
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