臺灣博碩士論文加值系統

摘要
國內渦輪轉子系統之逆向工程往往只仿製原廠外型而忽略機械動態行為，因此本文利用有限元素分析法，針對德國製分子幫浦型號為Leybold TW250s建立內部轉子軸承系統之數學模型，藉由數值模擬以瞭解其動態特性，分析過程中以模態測試所得的結果來修正及驗證轉子軸承系統之有限元素數學模型，計算系統Critical Speed Map以得到轉子軸承系統之動態特性，並對照動態測試之結果，以求得轉子軸承系統之軸承剛度範圍。
實驗量測上係以控制器、加速規、衝擊槌、頻譜分析儀..等設備，得到TW250s分子幫浦之轉子自然頻率及系統瀑布圖，由動態量測得知轉子不平衡是造成振動之主要原因，且Leybold轉子軸承系統從零轉速上升至工作轉速過程中將遇到第一階臨界轉速(12600 Rpm)，而系統之工作轉速(51600 Rpm)介於第一階與第二階臨界轉速之間。
分子幫浦之振動現象除了轉子本身的不平衡，轉子軸承系統共振也是必須避免的。由模擬結果得知，原廠轉子系統雖採用非原廠軸承，其工作轉速也是遠離臨界轉速；但在軸承剛性不高情況下，應需避免軟支撐降低軸承基座剛性使工作轉速接近第二階臨界轉速，造成振動量增加軸承磨損嚴重；相同的若將來需提升Leybold系統之工作轉速必須採用更高剛性之軸承以遠離第二階臨界轉速。

目錄

摘要……………………………………………………………I
致謝 ………………………………………………………… II
表目錄…………………………………………………………V
圖目錄…………………………………………………………VI
符號 …………………………………………………………X
第一章 緒論
第一節 背景…………………………………………………1
第二節 前言…………………………………………………3
第三節 文獻回顧 …………………………………………4
第二章 理論推導
第一節 數學模型與基本假設 ………………………………6
第二節 基本樑理論 …………………………………………7
第三節 轉子系統動能之推導 ……………………………9
第四節 轉子系統位能之推導………………………………10
第五節 形狀函數之推導……………………………………12
第六節 運動方程式之推導 …………………………………14
第七節 運動方程式之求解 ……………………………………17
第三章 實驗量測方式與結果
第一節 實驗設備簡介 …………………………………………19
第二節 靜態敲擊測試結果 ……………………………… ……27
第三節 分子幫浦動態量测結果 ………………………………28
第四章 數值分析與驗證
第一節 二維轉子軸承系統有限元素數學模型 ………………… 30
第二節 三維轉子軸承系統有限元素數學模型……………………31
第三節 軟體程式之驗證 ..………………………………………31
(1) 多轉盤轉子軸承系統模態頻率與模態振型之驗證……31
(2) 多轉盤轉子軸承系統坎貝圖之驗證 …………………….32
(3) 多轉盤轉子軸承系統臨界轉速圖之驗證 ….……………33
第五章 數值模擬與實驗量測比對
第一節 Leybold轉軸模態振型與模態頻率之驗證 ………………35
第二節 Leybold轉子葉片模態振型與模態頻率之驗證 …………35
第三節 Leybold組裝轉子之模態振型與模態頻率之驗證 ………36
第四節 Leybold轉子軸承系統臨界轉速之計算 ………………37
第五節 Leybold轉子軸承系統模態振型與迴轉頻率之計算 ….37
第六章 結論
結論與未來建議 …………………………………………………38
參考文獻 ………………………………………………………………71

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