转子是旋转机械的关键零部件,不平衡转子高速运行时,产生较大的不平衡力是导致机械设备振动、噪声、机构破坏的主要原因。目前,对于结构基本对称的转子,因加工制造或安装过程中的误差引起的微小不平衡量,可通过现场动平衡得以消除。然而,对于结构复杂、不对称、高速、大质量的吐丝机转子,虽然理论上可以采用现场动平衡的方法进行配平,但由于转子自身结构和吐丝机空间位置的限制,较大的初始不平衡量可能导致转子进行现场动平衡时配重块无法固定到转子的合理位置。因此,必须从转子的设计着手,在功能及结构设计初步完成之后,运用动力学理论,从理论上对吐丝机转子进行动平衡,消除转子的原始不平衡量。本课题以重庆大学与某设计咨询公司的横向课题为依托,针对上述问题从以下几个方面展开研究:(1)对吐丝机样机进行振动测试和频谱分析,找出吐丝机产生振动的主要原因。运用动力学理论对吐丝机转子进行研究,通过对吐丝机结构分析,采用传统解析计算和有限元模态分析,计算其临界转速,并得到吐丝机的振型,从而判定吐丝机转轴属性;(2)通过Solid Works建立吐丝机转子的三维模型,并作合理简化,选用有限元前处理软件MSC.Patran与Samcef Rotor求解器对其进行不平衡响应分析,研究转子在某一给定不平衡量的敏感程度,结合吐丝机结构得到了合适的平衡平面;(3)运用刚性转子动平衡基本理论,精确计算出指定平衡平面上配重块的大小及方位角。在吐丝机样机进行现场动平衡时,将配重块固定到吐丝机转子上,最终使吐丝机转子在最高工作速度时的振动指标达到设计要求;(4)在理论研究的基础上,利用Visual Studio软件开发平台,结合Solidworks API编程,开发了“吐丝机转子动平衡计算分析软件”,替代了大部分繁重的工作,节省了大量的人力分析成本,提高工作效率。通过本课题的研究,LHCD20吐丝机转子只需2~3个小时的现场动平衡即达到了设计要求,具有较为重要的工程实践价值,可用于指导非对称旋转设备转子的设计及现场动平衡工作。