转子动力学及轴承分析计算软.ppt

1、ARMDTM转子动力学及轴承分析计算软件,Victor ObeidRotor Bearing Technology & Software, Inc. Phoenixville, PA 2008-05-01,目录,1.ARMD概述 2.ARMD适用对象 3.ARMD软件包组成 3.1 转子动力学软件包（Rotor Dynamics） 3.2 扭转振动分析软件包（TORSION ） 3.3 液膜轴承和滚动轴承分析软件包（Fluid-Film and Rolling-Element Bearing Analysis） 3.4 润滑性能计算软件包（Lubricant Properties Calcul

2、ation） 4.软件安装 5.参考用户,1.ARMD概述-软件介绍,ARMD (Advanced Rotating Machinery Dynamics 高级旋转机械动力学) 是RBTS 公 司开发的新一代软件包，为客户提供高级、完 善的转子/轴承分析工具，以更好的评估各种轴承、 转子/轴承系统或者机械驱动系统。 ARMD 是世界上唯一一款在Windows 环境下集成 最高级且最完善的转子动力学、扭转振动和轴承分 析程序的应用软件，ARMD 可以帮助您解决最复 杂的旋转机械评估问题。,1.ARMD概述-软件界面,1.ARMD概述-软件结构,2.ARMD适用对象,ARMD 软件的主要适用对象为

3、工业企业、研究所、 院校。 世界上许多旋转机械制造商和用户利用这些模块进 行设计、性能预测、失效分析和诊断维修。ARMD 适用于各种旋转机械，例如微型气动涡轮、发电厂 站的大型涡轮发电机、蒸汽轮机、燃气轮机、水轮 机、压缩机、膨胀机、泵增压器、液力变矩器、风 机、喷气发动机、离心分离机械，微型计算机硬盘 里的电机和主轴、雷达伺服系统、同步电机的动力 传动系统，以及铀浓缩车间的齿轮箱等。,3.ARMD软件包组成,ARMD 软件包含4个软件包： 3.1转子动力学软件包（Rotor Dynamics） 3.2扭转振动分析软件包（TORSION ） 3.3液膜轴承和滚动轴承分析软件包（Fluid-Fi

4、lm and Rolling-Element Bearing Analysis） 3.4润滑性能计算软件包（Lubricant Properties Calculation）,3.1 转子动力学软件包（Rotor Dynamics）,3.1.1转子动力学软件包简述 3.1.2转子动力学软件包模块,3.1.1转子动力学软件包简述,ARMD 转子动力学软件包基于有限元方法，可求解阻尼和非 阻尼状态下的临界转速、模态、稳定性、不平衡响应和瞬态 响应。ROTLAT 软件包包括四个子模块：ROSTAB、 ROTORMAP、ROSYNC 和RORESP，它们通过ROTLAT软 件包框架集成在一起。框架控制

5、各个子模块，以提供完整的 横向振动分析环境。ROTLAT 可以针对以下情况进行建模： 包含实心、空心、锥形体以及台阶轴等各类单元的轴；与圆 柱形滑动轴承、可倾瓦、滚子轴承配合的情况；考虑重力载 荷、陀螺效应、挠性联轴节、套管、弹性支撑以及轴与支撑 之间材料阻尼的情况。,3.1.2转子动力学软件包子模块,转子动力学软件包子模块 3.1.2.1稳定性分析（ROSTAB和ROTORMAP） 3.1.2.2不平衡特性 (ROSYNC) 3.1.2.3瞬态响应(RORSPE),3.1.2.1稳定性分析模块（ROSTAB和ROTORMAP）,ROTSTAB 是分析转子横向动力特性的程序，适用于对各种旋转机

6、械的分析，包括：稳定性(放大因子和阻尼系数)，有阻尼或无阻尼状态下的固有频率，模态 ROTORMAP 是ROTSTAB 的改进版，应用ROTORMAP 可以由轴承的支撑刚度和转速得到稳定性和固有频率，其结果可由RBTSGRAF 生成临界转速及稳定性的图谱。,3.1.2.1稳定性分析模块（ROSTAB和ROTORMAP）,稳定性分析模块计算对象： 各种结构的轴(实心轴，空心轴，锥形轴，台阶轴) 各种类型的轴承 转轴材料有阻尼 陀螺效应 轴承支撑系统 联轴器，叶片，套筒,3.1.2.1稳定性分析模块（ROSTAB和ROTORMAP）,稳定性分析模块数据输入： 转轴的几何模型 轴盘的位置及惯性特性

7、轴承的位置及动力特性 轴套的几何形及支撑的动力特性 材料属性 转子的转速,3.1.2.1稳定性分析模块（ROSTAB和ROTORMAP）,稳定性分析模块计算结果： 固有频率(有阻尼，无阻尼) 稳定性参数与阻尼比 振动模态 转子轨道方向 轴承反力 轴重，偏差，中心斜度 转轴的力矩，剪力和纤维强度图谱 临界转速及稳定性图谱,3.1.2.1稳定性分析模块（ROSTAB和ROTORMAP）,3.1.2.2不平衡特性模块 (ROSYNC),不平衡特性 (ROSYNC)分析模块计算对象： 各种结构的轴(实心轴，空心轴，锥形轴，台阶轴) 各种类型的轴承 转轴材料有阻尼 陀螺效应 轴承支撑系统 联轴器，叶片，

8、套筒 沿转轴的任意位置受到任意相位的不平衡力,3.1.2.2不平衡特性模块(ROSYNC),不平衡特性 (ROSYNC)分析模块数据输入： 转轴的几何模型 轴盘的位置及惯性特性 轴承的位置及动力特性 轴套的几何形及支撑的动力特性 材料属性 转子的转速 不平衡力的大小、相位和位置,3.1.2.2不平衡特性模块(ROSYNC),不平衡特性 (ROSYNC)分析模块计算结果： 沿转轴所有位置的振幅 动力和力矩 轴承和机座支撑力，力矩 机座振幅,3.1.2.2不平衡特性模块(ROSYNC),3.1.2.3瞬态响应模块(RORSPE),瞬态响应(RORSPE)分析模块计算对象： 各种结构的轴(实心轴，空

9、心轴，锥形轴，台阶轴) 各种类型的轴承 转轴材料有阻尼 陀螺效应 轴承支撑系统 联轴器，叶片，套筒 沿转轴的任意位置受到任意相位的不平衡力 受各类外部激励和体积力作用,3.1.2.3瞬态响应模块(RORSPE),瞬态响应(RORSPE)分析模块数据输入： 转轴的几何模型 轴盘的位置及惯性特性 轴承的位置及动力特性 轴套的几何形及支撑的动力特性 材料属性 转子的转速 不平衡力的大小、相位和位置 附加外载荷，与时间、位置有关的特性,3.1.2.3瞬态响应模块(RORSPE),瞬态响应(RORSPE)分析模块计算结果： 沿转轴所有位置的振幅时间关系图 动力，力矩，应力 轴承和机座支撑力，力矩 机座振

10、幅 转子轨道,3.2扭转振动分析软件包（TORSION ）,3.2.1扭转振动分析软件包简述 3.2.2扭转振动分析软件包子模块,3.2.1扭转振动分析软件包简述,Torsiona vibration 软件包基于有限元方法，用于计算阻尼和无阻尼状态下机械传动系 统的扭转自振频率、模态、稳定性和瞬态响应。TORSION 共包含三个子模块：TORNAT、 TORHRM 和 TORRSP，它们通过TORSION 的软件包框架集成在一起。框架控制各个子模块， 以提供完整的扭转振动分析环境。TORSION 兼容ROTLAT 产生的模型，它不仅可以对多轴 /多分支系统、耦合刚度、耦合阻尼、轮齿弹性、各种外

11、部激励、同步电机启动扭矩和压缩 机扭矩等进行建模，而且同ROTLAT 一样可以对基本模型建模。,3.2.2扭转振动分析软件包子模块,扭转振动分析软件包子模块 3.2.2.1固有频率和振型分析（TORNAT） 3.2.2.2稳态谐波响应(TORHRM) 3.2.2.3瞬态响应(TORRSP),3.2.2.1固有频率和振型分析（TORNAT）,固有频率和振型分析模块计算对象： 各种结构的轴单元(实心轴，空心轴，锥形轴，台阶轴) 多轴、多分支系统 挠性联结，阻尼、惯性 弹性支撑，如扭力弹簧，阻尼器 轴的材料阻尼 齿轮齿弹性,3.2.2.1固有频率和振型分析模块（TORNAT）,固有频率和振型分析模块

12、数据输入： 转轴的几何形 轴盘的位置和惯性特性 联轴器的惯性特性和动力特性 齿轮的惯性特性和齿轮齿的弹性特性 弹性支撑的位置和动力特性 材料属性 各分支的转速,3.2.2.1固有频率和振型分析模块（TORNAT）,固有频率和振型分析模块计算结果： 固有频率(有阻尼，无阻尼) 阻尼比 振动的模态,3.2.2.2稳态谐波响应分析模块(TORHRM),稳态谐波响应分析模块计算对象： 各种结构的轴单元(实心轴，空心轴，锥形轴，台阶轴) 多轴、多分支系统 挠性联结，阻尼、惯性 弹性支撑，如扭力弹簧，阻尼器 轴的材料阻尼 齿轮齿弹性,3.2.2.2稳态谐波响应分析模块(TORHRM),稳态谐波响应分析模块

13、数据输入： 转轴的几何形 轴盘的位置和惯性特性 联轴器的惯性特性和动力特性 齿轮的惯性特性和齿轮齿的弹性特性 弹性支撑的位置和动力特性 材料属性，包括阻尼特性 动力放大器参数 外部激励位置和谐函数 各分支的转速,3.2.2.2稳态谐波响应模块(TORHRM),稳态谐波响应分析模块计算结果： 振幅(位移，速度，加速度) 动转矩 动应力 动态热耗散,3.2.2.3瞬态响应分析模块(TORRSP),瞬态响应分析模块计算对象： 各种结构的轴单元(实心轴，空心轴，锥形轴，台阶轴) 多轴、多分支系统 挠性联结，阻尼、惯性 弹性支撑，如扭力弹簧，阻尼器 轴的材料阻尼 齿轮齿弹性，包括齿隙 各类外部激励 同步

14、电起动转矩，压缩机转矩,3.2.2.3瞬态响应分析模块(TORRSP),瞬态响应分析模块数据输入： 转轴的几何形 轴盘的位置和惯性特性 联轴器的惯性特性和动力特性 齿轮的惯性特性和齿轮齿的弹性特性 弹性支撑的位置和动力特性 材料属性，包括疲劳寿命图表 外部激励位置和与时间有关的特性 各分支的转速,3.2.2.3瞬态响应分析模块(TORRSP),瞬态响应分析模块计算结果： 扭振振幅和扭矩时间关系图 动应力 疲劳寿命,3.2.2.3瞬态响应分析模块(TORRSP),3.3液膜轴承和滚动轴承分析软件包,3.3.1液膜轴承和滚动轴承分析软件包简述 3.3.2液膜轴承和滚动轴承分析软件包子模块,3.3.

15、1液膜轴承和滚动轴承分析模块简述,ARMD 软件可以评估液膜轴承和各种辊子轴承。实际上，工业上的任何轴承或轴承系统都可以通过其中一个计算模块进行分析。 液膜轴承软件包( JURNBR、HYBCBR、TILTBR 和THRSBR )联合一维分析或者查表方法解决二维的润 滑问题，排除近似值。层流、紊流状态下对动压、静压和动静压混合径向滑动以及止推轴承性能进行完 整预测，并对产生诸如气穴、不对中、压力边界或压力槽、结构变形、自定义压力或限流器条件（毛细 管、孔或者节流阀） 下的润滑液进料管路( JURNBR ) 进行仿真。 液膜轴承模块产生的计算结果包括： 承载压力 / 轴颈位置 方位角 粘滞损失

16、恢复力矩 流量要求 稳定性（轴承涡动） 阻尼系数 间隙和压力分布 槽内压力和流量 热平衡和温升,3.3.2液膜轴承和滚动轴承分析软件包子模块,液膜轴承和滚动轴承软件包子模块 3.3.2.1圆柱形液膜轴承模块(JURNBR) 3.3.2.2圆锥形液膜轴承模块(HYBCBR) 3.3.2.3可倾瓦径向滑动轴承模块(TILTBR) 3.3.2.4液膜止推轴承模块(THRSBR) 3.3.2.5滚动轴承模块(COBRA),3.3.2.1圆柱形液膜轴承分析模块(JURNBR),圆柱形液膜轴承模块(JURNBR)计算对象： JURNBR 是用于预测不可压缩圆柱形液膜轴承特性的软件包。JURNBR 包含在层

17、流与 湍流条件下对全部三种润滑形式(动态，静态和混合态)的分析。可用于分析多种固定几何形 的滑动轴承，包括：圆柱形，多沟槽，阶梯型，油盘，瓣片，斜瓣片，锥形，压力堰，以 及多环槽。基于结构变形与可变网格技术，JURNBR 可以实际用于对任意类型的滑动轴承 分析。 JURNBR 适用于： 不变和可变网格 转子轴承不对中 结构变形 液膜破裂 压力边界和沟槽 层流和湍流状态 最多40 个环槽，每一个可以任意定义毛细管，孔或节流阀补偿 连接除带有补给回路的环槽压力问题 不可压缩润滑剂 热平衡和温升,3.3.2.1圆柱形液膜轴承分析模块(JURNBR),圆柱形液膜轴承模块(JURNBR)数据输入： 轴承

18、的几何形与定位 外加载荷方向 润滑剂属性 压力边界与沟槽条件 静压轴承外部补给系统 转速 偏心比率和角度误差,3.3.2.1圆柱形液膜轴承分析模块(JURNBR),圆柱形液膜轴承模块(JURNBR)计算结果： 承载能力 方位角 粘滞损失 正交轴的恢复力矩 流量需求 阻尼系数 间隙与压力分布 环槽压力与流量 润滑剂温度与热平衡,3.3.2.1圆柱形液膜轴承分析模块(JURNBR),3.3.2.1圆柱形液膜轴承分析模块(JURNBR),3.3.2.2圆锥形液膜轴承分析模块(HYBCBR),HYBCBR 是用于预测不可压缩圆锥形液膜轴承特性的软件包。JURNBR 包含在层流与 湍流条件下对全部三种润

19、滑形式的分析。可用于分析多种固定圆锥形的轴承，包括：普通 型，多沟槽，阶梯型，油盘，瓣片，斜瓣片，锥形，压力堰，以及多环槽。基于结构变形 与可变网格技术，JURNBR 可以实际用于对任意类型的滑动轴承分析。 HYBCBR 适用于： 不变和可变网格 转子轴承不对中 结构变形 液膜破裂 压力边界和沟槽 层流和湍流状态 最多40 个环槽，每一个可以任意定义毛细管，孔或节流阀补偿 连接除带有补给回路的环槽压力问题 不可压缩润滑剂 热平衡和温升 内置润滑剂数据库,3.3.2.2圆锥形液膜轴承分析模块(HYBCBR),圆锥形液膜轴承模块(HYBCBR)数据输入： 轴承的几何形与定位 外加载荷方向 润滑剂属

20、性 压力边界与沟槽条件 静压轴承外部补给系统 转速 偏心比率和角度误差,3.3.2.2圆锥形液膜轴承分析模块(HYBCBR),圆锥形液膜轴承模块(HYBCBR)计算结果： 承载能力 方位角 粘滞损失 正交轴的恢复力矩 流量需求 阻尼系数 稳定性(轴承涡动) 间隙与压力分布 环槽压力与流量 润滑剂温度与热平衡,3.3.2.2圆锥形液膜轴承分析模块(HYBCBR),3.3.2.2圆锥形液膜轴承分析模块(HYBCBR),3.3.2.3可倾瓦径向滑动轴承分析模块(TILTBR),TILTBR 是用于预测不可压缩圆柱形液膜 (可倾瓦形) 轴承特性的软件包 。TILTBR 可分析动态润滑形式以及在层流与湍

21、流条件下静态和混合态润滑形式。 TILTBR 适用于： 不变和可变网格 液膜破裂 压力边界和沟槽 层流和湍流状态 任意枢轴位置 不可压缩润滑剂 热平衡和温升 内置润滑剂数据库,3.3.2.3可倾瓦径向滑动轴承分析模块(TILTBR),圆锥形液膜轴承模块(HYBCBR)数据输入： 轴承的几何形与定位 外加载荷方向，大小 润滑剂属性 压力边界与沟槽条件 转速 偏心比率 轴承预载 枢轴位置,3.3.2.3可倾瓦径向滑动轴承分析模块(TILTBR),可倾瓦径向滑动轴承模块(TILTBR)计算结果： 承载能力 方位角 粘滞损失 流量需求 阻尼系数 间隙与压力分布 润滑剂温度与热平衡,3.3.2.3可倾瓦

22、径向滑动轴承分析模块(TILTBR),3.3.2.3可倾瓦径向滑动轴承分析模块(TILTBR),3.3.2.4液膜止推轴承分析模块(THRSBR),THRSBR 是用于预测不可压缩液膜止推轴承特性的软件包。THRSBR 可分析动态润滑形 式以及在层流与湍流条件下静态和混合态润滑形式。可用于分析多种固定形、可倾瓦形止 推轴承，包括：普通型，多沟槽，阶梯型，圆锥形等。 THRSBR 适用于： 不变和可变网格 液膜破裂 止推轴承不对中 结构变形 压力边界和沟槽 层流和湍流状态 不可压缩润滑剂 热平衡和温升 内置润滑剂数据库,3.3.2.4液膜止推轴承分析模块(THRSBR),液膜止推轴承模块(THR

23、SBR)数据输入： 轴承的几何形与定位 润滑剂属性 压力边界与沟槽条件 转速 止推轴承不对中 结构变形 可倾瓦轴承枢轴位置 轴向间隙,3.3.2.4液膜止推轴承分析模块(THRSBR),液膜止推轴承模块(THRSBR)计算结果： 承载能力 正交轴恢复力矩 粘滞损失 流量需求 阻尼系数 间隙与压力分布 润滑剂温度与热平衡 环槽压力,3.3.2.4液膜止推轴承分析模块(THRSBR),3.3.2.4液膜止推轴承分析模块(THRSBR),3.3.2.5滚动轴承分析模块(COBRA),滚动轴承模块COBRA 可以计算六种不同类型轴承的性能。 轴承类型包括： 径向滚珠轴承 角接触球轴承 圆柱滚子轴承 角

24、接触滚子轴承 圆锥滚子轴承 球面滚子轴承 COBRA 可用于以下情况： 分析轴系上混合安装的轴承(最多可以包含以上所有六类) 径向载荷，推力载荷，力矩载荷 弹簧预载 内部间隙和轴端余隙 不对中 位置偏差 轴向浮动 实际或估计几何体 混合轴承 润滑剂液膜厚度 润滑剂效率和B10 寿命 润滑剂数据库,3.4润滑性能计算分析模块（VISCOS）,润滑模块VISCOS 可以计算润滑剂随温度变化的物理属性，用户可自己设定或者从嵌入 的润滑数据库中选择设定两个不同温度下的润滑剂API 重度和两个不同温度下的粘度。执 行程序后，软件会产生诸如绝对粘度、动力粘度、赛氏通用粘度、比重、比热、密度、焓 和导热率等

25、温度函数。,4.软件安装,ARMD 的处理器模块需要下面的硬件配置： 奔腾处理器 最低32 MB 内存 90 MB 硬盘空间 （完全安装） 彩色VGA RBTS 公司提供的硬件加密狗 (USB 端口) 鼠标 打印机 操作系统要求 微软Windows 9X/ME/NT4/2000/XP 操作系统. 购买选项 ARMD 包含集中模块，客户可以根据自己需要选择模块，以节省成本，也可以 以优惠价格购买全部模块。供货范围包括软件CDROM、硬件加密狗、用户手、 一年内免费升级和技术支持。,5.参考用户,A-C Compressor USA KOREA AEROSPACE RESEARCH Korea A

26、fton Pumps, Inc. USA KVAERNER HYMAC INC. Canada Air Products & Chemicals, Inc. USA Landis Gardner USA ALLIED SIGNAL AEROSPACE USA LG Cable Ltd. Korea Alstom Canada, Inc Canada Lockheed Martin Skunk Works USA Alstom Gas Turbines GmbH Germany Lufkin Industries, Inc. USA Alstom Hydro France Lyondell Ch

27、emical Worldwide USA ANSAL DO RICERCHE S.R.L. Italy MARAVEN CARDON Venezuela Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Japan Kawasaki Heavy Industries, Ltd Japan ARIEL CORPORATION USA MOBIL OIL CORPORATION USA ATEC-WEISS GmbH & Co. KG Germany Morgan Construction Company USA BARRON INDUSTRIES, INC. USA MYUNG

28、JIN-TECH Korea Bharat Heavy Electricals Ltd. India HRP Thruster Systems b.v. Netherlands Center for Aviation & Space Taiwan NASA USA YORK INTERNATIONAL USA NAVAL SHIP SYSTEMS USA Centena S.P.A USA NISSAN MOTOR CO. LTD. Japan Conoco, Inc. USA NORDBERG MILLS AB Sweden Cooper Turbocompressor USA NUTTALL GEAR CORPORATION USA Danieli Davy Distington, Ltd England O.T.G. Italy Ontario Hydro Canada 东方电机厂 中国,5.参考用户,Duke Engineering & Services USA Orion Corporation USA ECOPETROL Colombia Philadelphia