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要獲取臨界轉(zhuǎn)速，那么ansys軟件就可以根據(jù)模型來計算臨界轉(zhuǎn)速。理論狀態(tài)下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的圓盤、兩側(cè)軸承以及不平衡的質(zhì)量，如圖所示。那么如何進行坎貝爾圖的計算和提取呢？在ANSYS軟件中有三種方法來計算臨界轉(zhuǎn)速，如下所示：第一種為梁單元方法，建立一根軸線，不同的位置給定不同的半徑和質(zhì)量點來計算。

筆者以某300 MW機組14 MW給水泵汽輪機轉(zhuǎn)子為例，分析在設(shè)計過程中轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速設(shè)置的合理性，并且用現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)進行核算。1 臨界轉(zhuǎn)速定義及計算分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)主要是研究具有軸向?qū)ΨQ特征的結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)過程中的振動行為。轉(zhuǎn)子的振幅隨轉(zhuǎn)速的增大而增大，到某一轉(zhuǎn)速時發(fā)生劇烈波動，轉(zhuǎn)子的振幅達到最大值，該轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速時，振幅又會逐漸減小。

多軸轉(zhuǎn)子模型轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬

在底層模型中，沒有直接計算臨界轉(zhuǎn)速的方法。這就是利用 App 開發(fā)器的優(yōu)勢。使用方法編輯器（在 App 開發(fā)器中可用），可以很容易地編寫自己的方法來計算臨界轉(zhuǎn)速。在開發(fā)轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)模擬器仿真 App 時就是這樣操作的。計算臨界轉(zhuǎn)速的代碼的截圖如下所示。代碼顯示了臨界轉(zhuǎn)速是如何計算的。然后，計算出的臨界轉(zhuǎn)速以表格形式顯示在臨界轉(zhuǎn)速部分。

求該轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速及振型。

摘 要：為了研究軸承剛度對雙葉片環(huán)保泵轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的影響，基于流固耦合理論，采用ANSYS-CFX和ANSYS-Workbench，對4種軸承剛度方案下的環(huán)保泵固有頻率、模態(tài)振型、臨界轉(zhuǎn)速及諧響應(yīng)進行了求解和對比分析。計算結(jié)果表明：模態(tài)振型在不同支承剛度下表現(xiàn)為同相振型，以水平擺動為主。

除了一些轉(zhuǎn)子動力學(xué)專業(yè)軟件（比如SAMCEF ROTOR,DYROBES,MADYN2000等）以外，大型綜合軟件比如MSC NASTRAN、ANSYS也可以用于轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性計算，常見的臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計算均可計算。ANSYS經(jīng)典版本可滿足臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)、扭振頻率以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性計算。

軸的兩端為軸承支撐，軸承的動力特性隨著轉(zhuǎn)速變化見下表。求該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)渦動頻率、振型、臨界轉(zhuǎn)速。假定軸承剛度為轉(zhuǎn)速（rad/s）的非線性函數(shù)，但阻尼不隨著轉(zhuǎn)速而改變（變阻尼的方法與變剛度一樣）。2 結(jié)果對比采用BEAM188單元模擬轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，COMBI214模擬軸承。

? 臨界轉(zhuǎn)速以下：振幅隨轉(zhuǎn)速平方增長，相位幾乎無偏移；? 臨界轉(zhuǎn)速附近：如前述，會出現(xiàn)180°相位突變半功率點法在臨界轉(zhuǎn)速處，測量振幅達到最大值0.707倍（即0.707Xmax）時的轉(zhuǎn)速帶寬ΔN。如圖3所示，臨界轉(zhuǎn)速處最大振幅為21.665密耳（mils），其0.707倍（15.3密耳）對應(yīng)的轉(zhuǎn)速帶寬為286 RPM。

設(shè)f為對結(jié)構(gòu)響應(yīng)有貢獻的最高階頻率（Hz），則積分時間步長△t應(yīng)為： 模擬得到該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的前四階坎貝爾圖如下：從上圖可以得到一階反進動臨界轉(zhuǎn)速為2626rpm，一階正進動臨界轉(zhuǎn)速為3155rpm，臨界轉(zhuǎn)速一般是指正進動臨界轉(zhuǎn)速，因此在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)啟動過程0~5000rpm的4s中，會越過一階臨界轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速約為3155rpm。

轉(zhuǎn)子在某些特定的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動時，會發(fā)生很大的變形并引起共振，引起共振時的轉(zhuǎn)速稱為轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。在工程上，工作轉(zhuǎn)速低于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為剛性轉(zhuǎn)子，大于第一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子稱為柔性轉(zhuǎn)子。由于轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)運動，所以需要平衡。

另外，在較低階臨界轉(zhuǎn)速（第1階、第2階），不同的支承剛度對臨界轉(zhuǎn)速有較大的影響，而在較高階臨界轉(zhuǎn)速下，特別是第4、5階臨界轉(zhuǎn)速，支承剛度的變化對臨界轉(zhuǎn)速幾乎沒有影響。 氦氣輪機轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速為15000r/min，根據(jù)對臨界轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果，得到工作轉(zhuǎn)速對向下臨界轉(zhuǎn)速的安全裕度為18.1%，對向上臨界轉(zhuǎn)速的安全裕度為78.2%。

不平衡響應(yīng)分析在轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析中非常重要，它提供給我們兩個信息，一個是峰值轉(zhuǎn)速的大小，也稱作臨界轉(zhuǎn)速，另一個信息是過臨界時轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)響應(yīng)。對于基于一維梁單元的轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)不平衡響應(yīng)，在ANSYS WORKBENCH中一般是使用Harmonic Response模塊進行的。不平衡量是通過施加Rotating Force來實現(xiàn)的。

求該轉(zhuǎn)子模型的渦動頻率、振型、臨界轉(zhuǎn)速；并對其進行優(yōu)化設(shè)計，將一階正進動臨界轉(zhuǎn)速值固定在17000rpm。

轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（四

求該轉(zhuǎn)子渦動頻率、振型、臨界轉(zhuǎn)速及不平衡響應(yīng)。

尤其當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速增加接近軸的臨界轉(zhuǎn)速時，軸可能會共振而斷裂。因此在機械設(shè)計中，這類問題有著重要的地位。 這類問題在力學(xué)中屬于轉(zhuǎn)子動力學(xué)，ANSYS為之提供了專門的支持。 頻率 附件為帶彈簧的轉(zhuǎn)子動力學(xué)命令流。

●臨界速度圖● ? 臨界速度圖可用于顯示轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速相對于軸承剛度的演變 ? 水平刻度表示支撐剛度，垂直刻度表示轉(zhuǎn)子速度，rpm ? 顯示軸承剛度對臨界速度的影響 ? 繪制曲線，計算軸承平均恒定剛度的不同值的前幾個橫向臨界速度

具體命令流如下：轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（十）：不平衡激勵下的啟動過程瞬態(tài)轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（九）：基于ANSYS Workbench的多軸轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（八）：軸對稱實體單元Solid272/Solid273的應(yīng)用轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（七）：帶支承結(jié)構(gòu)的復(fù)雜轉(zhuǎn)子分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（六）：考慮預(yù)應(yīng)力的轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析轉(zhuǎn)子動力學(xué)系列（五）：隨轉(zhuǎn)速變剛度和變阻尼的模擬