全新转子动力学导论张超、唐贵基 编著9787122434

章绪论001

1.1转子动力学的基本概念001

1.1.1旋转机械001

1.1.2转子002

1.1.3转子的振动003

1.1.4转子动力学003

1.2转子动力学的研究内容004

1.2.1转子的动力学建模与计算004

1.2.2转子的临界转速计算004

1..转子的不平衡响应005

1.2.4轴承的动力学特006

1.2.5转子的稳定006

1.2.6转子的平衡技术007

1.3转子动力学的发展概况007

1.4转子动力学的研究现状与展望009

1.4.1转子的动力学设计009

1.4.2转子的动力学特009

1.4.3转子的平衡技术009

1.4.4转子振动噪声和参数识别010

1.4.5转子的振动控制技术010

1.4.6转子动力学的发展方向010



第2章单圆盘转子的动力学建模与计算011

2.1单圆盘转子的模型与求解011

2.1.1刚支承的单圆盘转子011

2.1.2刚支承的单圆盘子的动微分方程013

2.1.3运动微分方程的解法013

2.1.4单圆盘转子的动力学求解015

2.2单圆盘转子的涡动与进动016

2.2.1转子的涡动016

2.2.2转子的进动017

2..单圆盘转子的涡动特01

2.2.4外部阻尼对转子涡动的影响019

.单圆盘转子的不平衡响应与临界转速021

..1质量偏心子的动微分方程021

..2单圆盘转子的不平衡响应022

..单圆盘转子的临界转速0

..4外部阻尼对转子不平衡响应的影响024

2.4转子的陀螺效应026

2.4.1转动坐标系下转子的涡动026

2.4.2陀螺力矩028

2.4.3考虑陀螺力矩时子的动微分方程035

2.4.4陀螺力矩对转子临界转速的影响039

2.5单圆盘转子算例042

2.5.1单圆盘转子的进动角速度计算042

2.5.2单圆盘转子的振型计算045

2.6弹支承对转子临界转速的影响047

2.6.1弹支承的单圆盘转子模型047

2.6.2弹支承对子动的影响050



第3章多圆盘转子的动力学建模与计算052

3.1多圆盘转子的模型052

3.1.1振动系统的柔度影响系数053

3.1.2达朗贝尔原理056

3.1.3多圆盘子的动微分方程057

3.2多圆盘转子的动力学求解061

3.2.1多自由度系统的特征值和模态振型061

3.2.2多圆盘转子特征值的质065

3..多圆盘转子的主振动067

3.3多圆盘转子的临界转速071

3.3.1共振与临界转速的关系071

3.3.2多圆盘转子临界转速的解法072

3.3.3多圆盘转子算例074

3.4多圆盘转子的不平衡响应077

3.4.1运动微分方程法求解多圆盘转子的不平衡响应078

3.4.2模态叠加法求解多圆盘转子的不平衡响应079



第4章转子的传递矩阵计算方法086

4.1转子的集总质量模型086

4.1.1转子质量的离散化086

4.1.2滑动轴承的动力学模型090

4.1.3转子支承的简化092

4.2传递矩阵095

4.2.1传递矩阵的建方095

4.2.2带弹支承的刚薄圆盘的传递矩阵099

4..圆盘与轴段组合部件的传递矩阵100

4.3弹支承转子的Prohl传递矩阵法101

4.3.1临界转速的Prohl传递矩阵解法101

4.3.2转子模态振型的Prohl传递矩阵解法105

4.4传递矩阵法的拓展与改进106

4.4.1刚支承转子的Prohl传递矩阵法106

4.4.2利用剩余力矩求解转子的临界转速109

4.4.3Porhl传递矩阵法的优缺点110

4.4.4Riccati传递矩阵法111

4.4.5Riccati传递矩阵法的改进114

4.5传递矩阵法的转子算例119



第5章转子的平衡技术1

5.1转子不平衡的基本概念1

5.1.1不平衡量及其分布1

5.1.2刚转子和挠转子125

5.1.3静不平衡、偶不平衡与动不平衡127

5.1.4转子不平衡的产生原因128

5.2刚转子的平衡技术128

5.2.1刚转子的平衡原理128

5.2.2刚转子的通用平衡机131

5..刚转子的现场平衡133

5.2.4刚转子的平衡品质136

5.3挠转子的平衡技术138

5.3.1挠转子的模态平衡法138

5.3.2挠转子的影响系数平衡法146

5.3.3挠转子的轴系现场平衡148

5.4平衡技术150

5.4.1二乘影响系数法150

5.4.2模态响应圆法152

5.4.3谐分量法154

5.4.4挠转子的平衡策略与准则155



第6章旋转机械的振动测试与故障诊断157

6.1概述157

6.1.1旋转机械的振动类型157

6.1.2旋转机械振动测试的作用159

6.1.3旋转机械振动测试的内容159

6.2旋转机械的振动测试160

6.2.1旋转机械振动测试系统的结构160

6.2.2传感器的选用161

6..旋转机械的振动测量方式170

6.2.4旋转机械常用的振动测试技术172

6.2.5旋转机械振动评定标准179

6.3旋转机械的振动图谱分析与故障诊断方法182

6.3.1频谱图182

6.3.2三维频谱图187

6.3.3轴心位置图188

6.3.4轴心轨迹图190

6.3.5伯德图与极坐标图195

6.3.6振动趋势图198



附录A转子动力学算例的Matlab程序200

附录A.1三自由度简支梁的模态计算200

附录A.2刚支承单圆盘转子的临界转速与模态振型计算202

附录A.3弹支承单圆盘转子的临界转速与模态振型计算204

附录A.4双圆盘转子的临界转速与模态振型计算206

附录A.5Prohl传递矩阵法计算转子的临界转速与模态振型209

附录B转子动力学术语中英文对照212



参考文献216

张超，华北电力大学机械工程系机械教研室副主任，副教授，主要从事大型旋转机械设备状态监测与故障诊断方面的教学与科研工作。作为主要研究人员参与了“风火打捆下汽轮发电机组轴系振动机理及机电耦合故障诊断方法研究”“机-网耦合作用下风力发电机传动系统故障机理与诊断方法研究”“发电机三维气隙偏心与定转子绕组短路耦合故障的机电交叉特分析及其诊断方法研究”“发电机内部复合故障时机组轴系振动机理与故障诊断研究”“电网冲击下超(超)临界汽轮发电机组轴系-叶片弯扭耦合振动特的研究”等多项自然科学面上项目的研究，主研和参与了多项设备故障诊断的横向项目研究与开发，主要包括辽宁东方发电有限公司“汽轮发电机组振动远程故障诊断系统”，山东聊城鲁能热电有限公司“振动信号测试采集分析系统”，河北省电力勘探设计研究院“西柏坡电厂#5机励磁间振动故障诊断”，呼和浩特市博泵销售有限公司“旋转机械振动信号测试采集与分析系统”，大唐（通辽）霍林河新能源有限公司“风电机组振动监测与分析系统”，东北电网有限公司齐齐哈尔超高压局“齐齐哈尔超高压局500kV管母线振动、挠度在线监测装置科研项目”；主研的“风力发电机主轴刹车片摩擦能试验系统”科研项目通过2013年省级鉴定，鉴定结果为国际优选，并获得2015年度河北省科技进步三等奖。公开发表学术20余篇，其中以一作身份发表SCI收录1篇，EI收录6篇。参编出版教材1部；多次指导大学生参加“挑战杯”、“大学生创新创业项目”等，获得省级二等奖1项；获得发明专利授权1项，实用新型专利授权4项，软件著作权4项。

本书的主要内容涵盖转子的动力学建模方法、转子的临界转速和不平衡响应计算、轴承的动力特、转子-支承系统的稳定计算与分析、转子的平衡技术、旋转机械状态监测与故障诊断技术等板块，着重突出数学、力学、振动学、信号分析、模态分析等方法的原理和应用过程，数学意义和物理意义并重，在理解转子动力学复杂理论和现象时，不但“知其然”，还能“知其所以然”，建立起转子动力学与现代测试技术、模态分析、故障诊断等理论的有机联系，形成以转子动力学为核心的完整的理论体系结构和知识链条。本书可作为力学、机械、电力、动力、石化、航空与航天等专业生和学习转子动力学的入门教材，亦可供大专院校教师、科研院所研究人员及工厂技术人员参考。