[发明专利]基于柔性转子加速响应信息的无试重瞬态高速动平衡方法

权利要求书

1.一种基于柔性转子加速响应信息的无试重瞬态高速动平衡方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：利用传递矩阵法建立转子系统的瞬态运动方程，通过Newmark积分方法计算转子系统在恒定角加速度下的瞬态运动信息，包括转子瞬态响应，转子Bode图及模态振型；截取转子达到其临界转速前任意时间段内的瞬态响应数据U(t)作为载荷识别输入数据；

步骤2：利用以下载荷识别和模态坐标转换结合方法，计算得到转子不平衡激振力f(t)，即：

f(t)＝IFT[U(ω)/Φh_q(ω)Φ^T] (1)

其中，U(ω)为U(t)的傅里叶变换，ω表示频域频率；Φ为转子模态振型矩阵，表示为：

其中，为转子系统第r阶模态振型，N为转子特征盘的个数；

h_q(ω)为转子系统的模态导纳矩阵，表示为：

h_q(ω)＝diag[h₁(ω),h₂(ω),···,h_r(ω),···,h_4N(ω)] (3)

h_r(ω)＝1/(ω_r²-ω²+2jωξ_rω_r)，r＝1,2,···,4N (4)

其中，ω_r和ξ_r分别为系统第r阶固有频率和模态阻尼比；

步骤3：根据传递矩阵法，计算得到的转子不平衡激振力f(t)又可表示为：

f(t)＝[f_x1(t),0,f_y1(t),0,···,f_xi(t),0,f_yi(t),0,···,f_xN(t),0,f_yN(t),0]^T，i＝1,2,···,N (5)

其中，e_i和分别表示第i个特征盘的不平衡大小和方位角；和分别为转子的自转角、自转角速度，为转子自转角初值，为转子自转角速度初值，α为转子的角加速度；f_xi(t)、f_yi(t)分别表示第i个特征盘x方向和y方向的不平衡激振力；

利用辅助角公式将公式(6)改写为：

其中，δ_x(t)和δ_y(t)分别为x方向和y方向的辅助角，计算公式为：

根据特征盘的受力特性，转子每旋转一周，总有两个时刻分别使x方向或y方向的瞬时不平衡激振力的矢量和为0，设特征盘在运动过程中共旋转m周，x方向或y方向的瞬时不平衡激振力的矢量和为0的时刻记为t_k，k＝1,2,···,2m-1,2m，对于转子第i个特征盘x方向瞬时不平衡激振力，存在以下关系：

将公式(9)等效于：

其中，表示t_k时刻转子的自转角；δ_x(t_k)表示t_k时刻的辅助角，表示t_k时刻的转子第i个特征盘的不平衡方位角；

由公式(10)得到转子第i个特征盘的不平衡方位角均值为：

转子第i个特征盘的不平衡大小为：

步骤4：计算转子各特征盘不平衡校正量，并将不平衡校正量添加到相应的特征盘上，完成对转子的平衡；其中，转子第i个特征盘的不平衡校正量为：

其中，e_ic为转子第i个特征盘的不平衡大小校正值，为转子第i个特征盘的不平衡方位角校正值。