【作者】 姜磊； 张小章； 苏深坚； 王霞；

【Author】 JIANG Lei;ZHANG Xiao-zhang;SU Shen-jian;WANG Xia;Department of Engineering Physics,Tsinghua University;Research Institute of Physical and Chemical Engineering of nuclear Industry;

【机构】 清华大学工程物理系； 核工业理化工程研究院；

【摘要】 高速旋转机械转子在称为机壳的机械保护环境下运行。为减小转子破坏时对机壳的冲击作用,在机壳上设计了特殊的约束装置,使机壳受到非线性约束。本文从理论上研究高速旋转机械转子破损时机壳冲击运动规律。利用动量矩定理,建立了机壳在各种约束因素下的运动微分方程;通过六次多项式拟合橡胶弹簧大变形条件下的非线性应力和应变关系;利用Matlab计算软件中的四阶Runge-Kutta法对运动方程进行求解。文中主要分析了橡胶弹簧刚度、阻尼、摩擦力系数、机壳的外摩擦力矩、附属装置的角刚度、角阻尼等参数对机壳运动规律的影响。结果表明:机壳在冲击力矩作用下克服摩擦力矩、弹性约束力矩、附属装置阻力矩,产生转动响应;当达到最大转角后,若回弹力矩大于摩擦力矩,则机壳发生回转,最终停留在特定角度。另外,根据各因素对机壳运动规律的影响,得到了其约束装置的能量吸收规律:在能量吸收过程中,起主要作用的是机壳的外摩擦力矩和橡胶弹簧的回弹力,二者吸收能量占总吸收能量的90%以上。因此,确定机壳的外摩擦力矩和橡胶弹簧冲击刚度、材料阻尼是机壳约束装置设计时需要考虑的关键参数,为机壳约束装置的设计提供重要理论指导。更多还原

【Abstract】 The impact kinematic rule of the enclosure is studied under the nonlinear restriction,when the high-speed rotor destroys.The differential equation of the enclosure is established using the momentum torque theorem.Then,we deal with the high non-linear property of rubber spring during large displacement.The Matlab program aiming to solve the equation with method of Runge-Kutta is developed.This research reveals the impact kinematic rule of the enclosure and the energy absorbing process of the attaching device under the condition of rotor explosion and provides the foundation for the development of restriction device.更多还原