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有限元分析轉(zhuǎn)子時(shí)以5盤加10N最大支反力響應(yīng)結(jié)果為基準(zhǔn)，其他四種激振力大小分別乘以其支反力與5盤加10N時(shí)支反力之間的倍數(shù)，得出了其他四種加力方式與5盤加10N的一階等效響應(yīng)。加力大小以及最大支反力響應(yīng)如表2所示，一階等效響應(yīng)結(jié)果見圖4。從表2和圖4可知，當(dāng)施加等效力之后其他四種加力激振所產(chǎn)生的支反力響應(yīng)與5盤加10N所產(chǎn)生的一階支反力響應(yīng)幾乎完全等效。接下來通過在5盤加10N，然后分別在4和6盤各加－5.25N、3和7盤各加－6.1N、2和8盤各加－8.36N以及1和9盤各加－15.37N(負(fù)號表示激振力方向相反)來觀察支反力響應(yīng)隨頻率變化曲線。加力形式以5盤加10N且1和9盤各加－15.37N來說明，加載示意圖如圖5所示，高頻段響應(yīng)如圖6所示，一節(jié)共振區(qū)消除響應(yīng)結(jié)果如圖7所示。
從圖7中可以看出，一階共振區(qū)響應(yīng)幾乎都被消除，不存在如圖4所示的較大一階共振峰值。但是通過一階共振區(qū)之后隨著轉(zhuǎn)速的升高，支反力響應(yīng)也逐漸變大。當(dāng)進(jìn)行現(xiàn)場動平衡時(shí)，有時(shí)可能過于關(guān)注過共振區(qū)的響應(yīng)而忽略了實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的振動情況。這樣就會忽視隨著轉(zhuǎn)速的增大，振動也是隨之急劇增大的現(xiàn)象。由圖7可知，這樣的加力激振方式消除了一階不平衡響應(yīng)但同時(shí)卻帶來了三階不平衡響應(yīng)。同時(shí)也可以看出在4和6盤加與5盤反向激振力后支反力響應(yīng)表現(xiàn)得最小，1和9盤加與5盤反向激振力后所激起的三階不平衡響應(yīng)最大。由振型分離原理可得按照圖5所示的加力激振方式是激起三階不平衡響應(yīng)最敏感的方式。
通過在1和9盤、2和8盤、3和7盤以及4和6盤分別反方向各施加10N的簡諧激振力來觀察軸承支反力隨頻率變化趨勢。通過后處理結(jié)果可以觀察到這樣的幾種加力激振方式主要表現(xiàn)為二階階不平衡響應(yīng)，而且加力激振越往中間支反力響應(yīng)的變化趨勢為先變大后變小，最后得出了二階不平衡響應(yīng)最敏感的部位。幾種加力激振方式支反力響應(yīng)如表3所示。
從表3中數(shù)據(jù)可以看出，以上幾種加力激振方式主要激起了轉(zhuǎn)子的二階不平衡響應(yīng)并且激振力處于2和8盤位置時(shí)支反力響應(yīng)最大，從而可知二階不平衡響應(yīng)最敏感部位處于2和8盤。當(dāng)轉(zhuǎn)子存在二階不平衡響應(yīng)時(shí)，在2和8盤進(jìn)行校正可以達(dá)到校正模量總和最小而平衡效果最大的目的。
以2和8盤反向各加10N最大支反力相應(yīng)結(jié)果為基準(zhǔn)，然后其他三種激振力大小分別乘以其支反力與2和8盤反向各加10N時(shí)支反力之間的倍數(shù)，得出了其他三種加力方式與2和8盤反向各加10N的二階等效響應(yīng)。加力大小以及最大支反力響應(yīng)如表4所示，二階等效響應(yīng)結(jié)果如圖8所示。由表4和圖7可知，當(dāng)施加等效力之后其他三種加力激振所產(chǎn)生的支反力響應(yīng)與2和8盤反向各加10N所產(chǎn)生的二階支反力響應(yīng)幾乎完全等效。接下來通過在2和8盤反向各加10N，然后分別在4和6盤各反向加－16.83N、3和7盤各加－10.28N以及1和9盤各加－14.87N(負(fù)號表示激振力方向相反)來觀察支反力響應(yīng)隨頻率變化曲線。加力形式僅以2和8盤反向各加10N且4和6盤各反向加－14.87N來說明，加力示意圖如圖9所示。高頻段響應(yīng)如圖10所示，二階平衡響應(yīng)結(jié)果如圖11所示。
由圖9可知，二階共振區(qū)響應(yīng)幾乎都被消除，不存在如圖7所示的較大二階共振峰值。但是通過二階共振區(qū)之后隨著轉(zhuǎn)速的升高支反力響應(yīng)也逐漸變大。這樣就會導(dǎo)致隨著轉(zhuǎn)速的增大振動也隨之急劇增大。由圖10可知，這樣的加力激振方式消除了二階不平衡響應(yīng)，但同時(shí)卻帶來了四階不平衡響應(yīng)。同時(shí)也可以看出在2和8盤反向各加10N且4和6盤各反向加－16.83N時(shí)，隨著頻率的增大四階不平衡響應(yīng)表現(xiàn)的最大。由振型分離原理可得以這種加力激振方式是產(chǎn)生四階不平衡響應(yīng)最敏感的方式。
以9盤轉(zhuǎn)子為研究對象，對其進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。通過模態(tài)分析求出了轉(zhuǎn)子前四階固有頻率，為之后進(jìn)行諧響應(yīng)分析確定了激振頻率范圍從而減小了工作量。通過諧響應(yīng)分析了解了柔性轉(zhuǎn)子一階共振區(qū)完全消除后隨著轉(zhuǎn)速的上升支反力響應(yīng)逐漸增大，最終會引起三階不平衡響應(yīng)，確定了引起9盤水泵轉(zhuǎn)子一階和三階不平衡響應(yīng)的敏感加力部位和加力方式；柔性轉(zhuǎn)子二階共振區(qū)完全消除后隨著轉(zhuǎn)速的上升支反力響應(yīng)也是逐漸增大，最終會帶來四階不平衡響應(yīng)，確定了引起9盤水泵轉(zhuǎn)子二階和四階不平衡響應(yīng)的敏感加力部位和加力方式。利用有限元軟件對動平衡對象進(jìn)行諧響應(yīng)分析，具有較高的理論說明作用，分析結(jié)果對于實(shí)際現(xiàn)場動平衡具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。
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