工程中的振動(dòng)問(wèn)題分解

工程中的振動(dòng)問(wèn)題分解第一頁(yè)，共43頁(yè)。工程中的振動(dòng)問(wèn)題介紹目的通過(guò)實(shí)例顯示工程中振動(dòng)問(wèn)題的重要性通過(guò)實(shí)例顯示工程中振動(dòng)問(wèn)題的多樣性解決振動(dòng)問(wèn)題的思路1第二頁(yè)，共43頁(yè)。振動(dòng)問(wèn)題的幾個(gè)實(shí)例礦山通風(fēng)機(jī)葉片開(kāi)裂的治理風(fēng)機(jī)的減震和隔震海洋平臺(tái)的減震200MW汽輪發(fā)電機(jī)油膜振蕩的根治大型球磨機(jī)端蓋開(kāi)裂原因分析和治理措施第三頁(yè)，共43頁(yè)。礦山通風(fēng)機(jī)葉片開(kāi)裂的治理（1990年）平頂山礦2K58-30通風(fēng)機(jī)。沈陽(yáng)風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)。1988年11月至1989年10月，14支葉片開(kāi)裂，故被煤炭部?jī)鼋Y(jié)銷(xiāo)售。要求分析開(kāi)裂原因，提出根治的措施。第四頁(yè)，共43頁(yè)。2K58-30通風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意轉(zhuǎn)速600r/min。動(dòng)葉片兩級(jí)，各12片。前、后導(dǎo)葉13片。中導(dǎo)葉17片。第五頁(yè)，共43頁(yè)。葉片中空，用鋼板卷成，然后鉚上支桿。開(kāi)裂部位在葉片下邊(軸向)，鉚釘孔處(45度向)。裂紋長(zhǎng)度30~90mm，最長(zhǎng)達(dá)190mm。通風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)示意第六頁(yè)，共43頁(yè)。葉片模態(tài)分析的實(shí)驗(yàn)框圖電荷放大器電荷放大器動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀打印機(jī)繪圖儀存儲(chǔ)器加速度計(jì)力錘固定支座葉片力傳感器用實(shí)驗(yàn)方法得到葉片的各階固有頻率、振型和阻尼第七頁(yè)，共43頁(yè)。模態(tài)No.1:彎曲型模態(tài)No.2:扭轉(zhuǎn)型模態(tài)No.3:殼體型模態(tài)No.4:殼體型頻率：79.69Hz頻率：146.87Hz頻率：232.81Hz頻率：265.63Hz阻尼：0.10%阻尼：0.46%阻尼：0.76%阻尼：0.99%葉片的前四階模態(tài)參數(shù)第八頁(yè)，共43頁(yè)。擾動(dòng)頻率帶為紅色區(qū)，能激起葉片第二階頻率（扭轉(zhuǎn)）共振。葉片開(kāi)裂的形態(tài)和扭轉(zhuǎn)疲勞破壞相吻合。葉片開(kāi)裂原因分析050100150200250300HzNo.1No.2No.3No.4No.51317改造前：前導(dǎo)葉數(shù)z1=13，后導(dǎo)葉數(shù)z1=13，中導(dǎo)葉數(shù)z2=17,

機(jī)器轉(zhuǎn)速為n=10Hz。擾動(dòng)頻率為nz1和nz2。再要考慮15%的安全裕度。第九頁(yè)，共43頁(yè)。擾動(dòng)頻率帶為綠色區(qū)，不會(huì)激起葉片共振。改進(jìn)工藝，減小葉片制造質(zhì)量和頻率分散度。1911050100150200250300HzNo.1No.2No.3No.4No.5改造后更改導(dǎo)葉的數(shù)目前導(dǎo)葉數(shù)z1=11，后導(dǎo)葉數(shù)z1=11，中導(dǎo)葉數(shù)z2=19,

機(jī)器轉(zhuǎn)速為n=10Hz。擾動(dòng)頻率為nz1和nz2。葉片開(kāi)裂的根治第十頁(yè)，共43頁(yè)。風(fēng)機(jī)的減震和隔震（1996年）2北京燕山石化一廠聚苯一烯車(chē)間，屋頂上裝有三臺(tái)通風(fēng)機(jī)F-730、731、732。振動(dòng)強(qiáng)烈，電機(jī)多次燒毀、零部件損壞、廠房開(kāi)裂、惡化環(huán)境。要求分析原因，采取有效的減震和隔震措施。第十一頁(yè)，共43頁(yè)。改造前風(fēng)機(jī)的安裝布置風(fēng)機(jī)參數(shù)F-730：25.0HP2940r/min，鋁質(zhì)葉輪F-731：18.5kW2970r/min，

鋼質(zhì)葉輪F-732：18.5kW2993r/min，鋼質(zhì)葉輪第十二頁(yè)，共43頁(yè)。改造前風(fēng)機(jī)的模型和特性第十三頁(yè)，共43頁(yè)。改造措施制一公共機(jī)架，增加機(jī)架質(zhì)量。改善電機(jī)和風(fēng)機(jī)的對(duì)中，對(duì)風(fēng)機(jī)作動(dòng)平衡。用減振器支承機(jī)架，隔離機(jī)架與屋頂鋼架。改造后風(fēng)機(jī)的安裝布置第十四頁(yè)，共43頁(yè)。改造后風(fēng)機(jī)的模型和特性第十五頁(yè)，共43頁(yè)。振動(dòng)減為原來(lái)的1/2至1/3。環(huán)境大大改善。零部件不再意外損壞。耗電為原來(lái)的70%。風(fēng)機(jī)的改造效果第十六頁(yè)，共43頁(yè)。海洋平臺(tái)的減震（1983年）渤海公司埕北油田A平臺(tái)。鉆機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí)，平臺(tái)振動(dòng)強(qiáng)烈，生活區(qū)工人很難入睡。強(qiáng)烈振動(dòng)有可能影響平臺(tái)的壽命。要求分析原因，采取有效的減震措施。第十七頁(yè)，共43頁(yè)。鉆機(jī)轉(zhuǎn)速有三檔，現(xiàn)用一檔。三檔轉(zhuǎn)速為：

n=90，120，150r/min平臺(tái)高度為20多米，面積有如半個(gè)足球場(chǎng)。海洋平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意第十八頁(yè)，共43頁(yè)。初步觀察：走廊作水平轉(zhuǎn)動(dòng)，平臺(tái)四角作切向運(yùn)動(dòng)，故平臺(tái)作扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。有限元計(jì)算：第一階扭振固有頻率1.12Hz實(shí)測(cè)：固有頻率1.1Hz。扭轉(zhuǎn)擾動(dòng)頻率：1.5Hz海洋平臺(tái)的減震分析結(jié)論：平臺(tái)為處于扭轉(zhuǎn)共振中。第十九頁(yè)，共43頁(yè)。海洋平臺(tái)的減震措施措施：

鉆機(jī)改用第二檔。后果：振動(dòng)大大減小。生產(chǎn)效率提高近50%。第二十頁(yè)，共43頁(yè)。200MW汽輪發(fā)電機(jī)組

油膜振蕩的根治（1992年）200MW機(jī)組全國(guó)有100多臺(tái)在運(yùn)行。由于歷史原因，該機(jī)設(shè)計(jì)工作做得不充分。新鄉(xiāng)電廠、秦嶺電廠曾先后發(fā)生毀機(jī)事故。運(yùn)行中表現(xiàn)出穩(wěn)定性較差。西安熱工所普查發(fā)現(xiàn)，三分之一機(jī)組有低頻振動(dòng)成分。要求對(duì)該機(jī)組作穩(wěn)定性校核分析，并提出提高機(jī)組穩(wěn)定性的措施。第二十一頁(yè)，共43頁(yè)。200MW汽輪發(fā)電機(jī)組示意圖高壓缸轉(zhuǎn)子中壓缸轉(zhuǎn)子低壓缸轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)第二十二頁(yè)，共43頁(yè)。200MW機(jī)組軸系的計(jì)算模型全長(zhǎng)約30米7個(gè)軸承支承橢圓軸瓦三油楔軸瓦第二十三頁(yè)，共43頁(yè)。第1階模態(tài)(G1型)的阻尼太小，易引起失穩(wěn)。第2階模態(tài)(IP型)次之。軸系的前6階計(jì)算模態(tài)第二十四頁(yè)，共43頁(yè)。機(jī)組的前6階模態(tài)IP型模態(tài)G1型模態(tài)第二十五頁(yè)，共43頁(yè)。軸承油膜的特性可用4個(gè)剛度系數(shù)和4個(gè)阻尼系數(shù)來(lái)代表。軸承油膜對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)特性有重要影響。軸承油膜的剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)橢圓軸瓦三油楔軸瓦第二十六頁(yè)，共43頁(yè)。各個(gè)更換軸瓦方案的比較更換幾個(gè)軸瓦？更換哪幾個(gè)軸瓦？第二十七頁(yè)，共43頁(yè)。把部分橢圓軸瓦更換為三油楔軸瓦。更換第6、7瓦，把第1階模態(tài)(G1型)的從0.0106提高到0.233。更換第3瓦，可把第2階模態(tài)(IP型)的從0.123提高到0.366。更換更多的瓦，沒(méi)有必要。已由電力部下指導(dǎo)性文件，要求各廠根據(jù)情況改瓦。提高機(jī)組穩(wěn)定性的措施第二十八頁(yè)，共43頁(yè)。大型球磨機(jī)端蓋開(kāi)裂

原因分析和治理措施（1994年）球磨機(jī)為發(fā)電廠制煤粉的關(guān)鍵設(shè)備。350600球磨機(jī)的端蓋常發(fā)生裂紋，屢焊屢裂，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。250390球磨機(jī)的端蓋從未發(fā)生開(kāi)裂。通過(guò)對(duì)這兩種球磨機(jī)作對(duì)比分析，找出端蓋開(kāi)裂的原因。提出根治的措施。第二十九頁(yè)，共43頁(yè)。大型球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)第三十頁(yè)，共43頁(yè)。大型球磨機(jī)的結(jié)構(gòu)第三十一頁(yè)，共43頁(yè)。大型球磨機(jī)的轉(zhuǎn)筒筒體內(nèi)襯護(hù)板詳圖筒體端蓋第三十二頁(yè)，共43頁(yè)。兩種大型球磨機(jī)的力學(xué)參數(shù)第三十三頁(yè)，共43頁(yè)。350600轉(zhuǎn)筒的有限元計(jì)算模型680個(gè)四節(jié)點(diǎn)板殼元，740個(gè)節(jié)點(diǎn)，420個(gè)節(jié)點(diǎn)自由度，軸頸處簡(jiǎn)支，292個(gè)約束自由度。煤與鋼球的重力作用F與深度h成正比。端蓋筒體第三十四頁(yè)，共43頁(yè)。最大撓度在跨中央，為1.075mm。筒體橫截面由圓形變成心臟形，跨中央的截面最嚴(yán)重。軸頸傾斜，端蓋上部下陷，下部突出，成草帽形。350600轉(zhuǎn)筒的變形圖第三十五頁(yè)，共43頁(yè)。軸頸根部上下處受最大的拉壓應(yīng)力。轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)力就以轉(zhuǎn)速的頻率發(fā)生交變。350600球磨機(jī)轉(zhuǎn)筒的應(yīng)力分布-11.9MPa16.9MPa13.3MPa第三十六頁(yè)，共43頁(yè)。兩種球磨機(jī)應(yīng)力水平大致相當(dāng)。端蓋材料為ZG35I，屈服強(qiáng)度275MPa，強(qiáng)度極限420MPa。設(shè)計(jì)應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服強(qiáng)度。兩種球磨機(jī)轉(zhuǎn)筒的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果第三十七頁(yè)，共43頁(yè)。球磨機(jī)端蓋應(yīng)力的實(shí)測(cè)多點(diǎn)轉(zhuǎn)接箱電阻應(yīng)變儀打印機(jī)轉(zhuǎn)筒支承軸承頂起裝置應(yīng)變片被測(cè)端蓋第三十八頁(yè)，共43頁(yè)。兩種球磨機(jī)端蓋應(yīng)力實(shí)測(cè)結(jié)果兩種球磨機(jī)的應(yīng)力水平大致相當(dāng)。計(jì)算與實(shí)測(cè)基本符合。計(jì)算結(jié)果可信。第三十九頁(yè)，共43頁(yè)。端蓋開(kāi)裂原因分析兩種端蓋設(shè)計(jì)應(yīng)力都很低，量值基本相當(dāng)。350600機(jī)端蓋開(kāi)裂原因不是設(shè)計(jì)應(yīng)力過(guò)高。350600機(jī)端蓋壁厚150mm，重8t，冶煉和鑄造都有一定難度。軸根處常有缺陷和微裂紋。鑄造殘余應(yīng)力未很好的消除。用小孔法實(shí)測(cè)殘余應(yīng)力得，軸根處最大拉應(yīng)力249MPa，壓應(yīng)力-348MPa。250350機(jī)端蓋壁厚100mm，重4.4t，冶煉、鑄造和消除殘余應(yīng)力都沒(méi)有什么困難。第四十頁(yè)，共43頁(yè)。軸頸根部殘余應(yīng)力過(guò)大，且軸頸根部有鑄造缺陷，這是350600端蓋開(kāi)裂的主要原因。補(bǔ)焊后，引起新的焊接殘余應(yīng)力，故常屢焊屢裂。端蓋開(kāi)裂原因分析第四十一頁(yè)，共43頁(yè)。