动力学|从Jeffcott转子谈转子动力学与结构动力学的区别( 二 )
得到Jeffcott转子临界转速为:
本文插图
可以看到 , 在上图的动挠度的幅值-转速曲线也可看出各曲线的峰值都在ω0=ω 线的右边 。 对转子动力学而言 , 圆盘上的外阻尼总使转子的临界转速稍大于其横向固有频率 。
在处理实际的转子问题时 , 为了简单 , 转子—轴承系统往往按照无阻尼模型来计算临界转速 , 需要注意的是 , 阻尼会使实际临界转速略有提高 。 对于小阻尼情况 , 可近似认为Ωcr≈ω0 。
Jeffcott转子在临界转速状态下 , 动挠度最大值为:
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相位差为:
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结构动力学及振动力学中固有频率分析
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对结构动力学而言 , 设ω 为作用在结构体上的外力的激励频率 , 引入:
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得到振幅放大因子:
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相位差:
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我们以s 为横坐标 , 画出幅频特性beta(s) 以及相频特性theta(s) 曲线:
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结构动力学及振动力学系统中的幅频(左)及相频(右)特性曲线
这是结构动力学与振动力学的典型幅频及相频特性曲线 , 该图信息量很大 , 我们只说与转子动力学截然不同的一点:幅频特性曲线中的固有频率 。
可以看出 , 随着ξ 越大 , 从图中所示的ξ=0 , 0.1 , 0.25 , 0.375 , 0.5到1 , 也即外阻尼系数c越大 , 可以看出 , 对于有外阻尼的结构动力学与振动力学系统 , 最大的β 并不出现在s=1处 , 而是稍微偏左的地方 。 换句话讲 , 在结构动力学及振动力学中 , 由于外阻尼的存在 , 使得系统的固有频率低于无阻尼系统的固有频率 。
总 结
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- 由于Jeffcott转子中的特殊性 , 唯一的轮盘在两刚性支承的中间 , 因此可以不考虑陀螺力矩对临界转速的影响 。 无阻尼状态下Jeffcott转子临界转速可视作与其固有频率相同 , 但对于其他类型的转子 , 陀螺力矩对临界转速的影响一般不可忽略 , 这也是与结构动力学和振动力学的不同之处之一 。
- 对转子动力学而言 , 在有外阻尼存在的状态下 , Jeffcott转子临界转速高于其无阻尼状态下的固有频率 , 该结论同样适用于其他各类型转子 。
- 对结构动力学及振动力学而言 , 在有外阻尼存在的状态下 , 结构系统的固有频率低于其无阻尼状态下的固有频率 。
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