转子模态及临界转速分析方法

大脑袋瓜

使转子发生强烈振动的转速，它是转子动力学中研究得比较完善的一类问题。转动系统中转子各微段的质心不可能严格处于回转轴上，因此，当转子转动时，会出现横向干扰，在某些转速下还会引起系统强烈振动，出现这种情况时的转速就是临界转速。为保证系统正常工作或避免系统因振动而损坏，转动系统的转子工作转速应尽可能避开临界转速，若无法避开，则应采取特殊防振措施。

1、分析模块
使用Workbench中的Modal分析，计算转子临界转速。若需计算有预应力的情况，可使用预应力模态。

2、网格略
随意生成了一个，忽略质量和精度，仅展示操作方法。

3、设定支承
可使用Cylinder support、Joint/Revolute或Bearing方式约束轴两端。

此处将两端设置为圆柱支承（Cylinder support）。

4、分析设置
在Analysis Settings中作如下设置：

Options中设置模态阶数10；

Solver Controls中打开阻尼选项（必须）；

转子动力学选项（Rotordynamics Controls）中打开科氏力（陀螺效应）、选择坎贝尔图（打开坎贝尔图后需要设置多组转速）并设置转速点数5（即计算5个转速下的前10阶模态）；


5、转速设置
定义转速如下，需确保转轴选择无误。


6、设置倍频数
在坎贝尔图中可设置计算几倍频，如图为1倍频。

7、模态结果

8、坎贝尔图及数据

9、临界转速与模态频率关系
对于低阶模态，如一阶，临界转速2137rad/s，则转速对应的频率为2137/（2*PI）=340.1Hz，与计算得到的转子一阶频率吻合。