综合接触效应的盘式拉杆转子轴向振动与扭转振动动力学特性研究

发布时间：2020-04-14 01:11

【摘要】： 随着燃气轮机发电机组容量的扩大,转速的提升,转子系统的工作性能越来越取决于其动力学特性,因此,对燃气轮机盘式拉杆转子动力学特性的研究非常有必要。本文在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“大型动力装备制造基础研究”的支持下,针对大型燃气轮机盘式拉杆转子的动力学特性进行了相关研究,运用键合图法首次建立了盘式拉杆转子的轴向振动与扭转振动动力学模型,揭示了拉杆转子与连续转子本质上的区别。 本文首先针对盘式拉杆转子非连续性的结构特点,在充分考虑了各轮盘间的接触效应后,对拉杆转子作了相应的力学假设,应用键合图法首次建立了盘式拉杆转子轴向振动与扭转振动的动力学键合图模型。然后,本文针对盘式拉杆转子各轮盘间的接触效应,以Hertz理论和GW模型为基础,采用随机分布模型描述了轮盘粗糙表面的几何性状,对粗糙表面的接触刚度和当量扭转刚度进行相关分析与研究,给出了反映轮盘间接触效应的接触刚度与当量扭转刚度的计算公式,并对轮盘间接触刚度与当量扭转刚度的影响因素作了相关分析。分析表明,接触刚度和当量扭转刚度与预紧力的大小和粗糙表面的加工精度有关,它们是随着预紧力的增大和表面加工精度的提高而增大。最后,为了验证所建模型的正确有效性,并比较拉杆转子与连续转子的区别,本文对一实验拉杆转子的振动特性进行了理论计算与实验研究,并将其理论计算结果、实验测试结果与一连续整体转子的理论计算结果进行了对比。对比结果表明,本文所建模型是正确有效的,且盘式拉杆转子较连续整体转子有着较大的差别,其固有频率远小于连续转子的固有频率,但随着预紧力的增大,拉杆转子的固有频率会随着增大,并逐渐趋向连续整体转子。此外,我们还发现盘式拉杆转子由于其非连续、复合式的结构特点,使得其固有频率对预紧力的变化比较敏感,因此,改变拉杆预紧力是调节盘式拉杆转子固有频率的有效途径,这为盘式拉杆转子避开燃机故障的某些敏感频率提供了参考方法。
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行了理论计算与实验对比，证明了拉杆转子力学模型的有效性，，为今子深入研究奠定了基础。盘式拉杆转子简介所谓盘式拉杆转子是指通过拉杆螺栓将各自独立的转子轮盘压紧在为一个整体的转子。该转子具有周期性结构和非连续性结构两大主要周期性结构表现为它是由若干结构相同的轮盘沿一个方向周期排列的续性表现为各轮盘间存在接触效应，是通过拉杆螺栓压紧在一起形成。本文主要是针对盘式拉杆转子的非连续性结构进行研究。根据拉杆的分布方式不同，盘式拉杆转子可分为中心拉杆转子和周向种结构(一般以周向拉杆转子为常见)。由于盘式拉杆转子具有重量轻，各轮盘材料选择灵活和便于加工、装配等优点，因此，在燃气轮机特燃气轮机中获得了广泛的应用，图1一1为东方三菱重型燃气轮机M7OI分与透平部分拉杆转子。

杆转子与连续转子在轴向振动上的区别，调整预紧力后，将单根拉杆的预紧力分别为2000N、3000N、4000N时拉杆转子的接触刚度、固有频率、p振型，以及连续转子的轴振固有频率和p振型对比如表5一1和图5一5所示。表5一1拉杆转子与连续转子轴振固有频率理论计算值比较单单根预紧力 力 ZOOONNN3000NNN4000NNN连续转子子接接触触 K(N/m)))9.1106x109991.9132x1010003.0748x10100000刚刚度度 “ CCCCCCCCCCC固固有有第一阶阶 369444457666506555638666频频率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率率(((Hz)))第二阶阶 73466691011110064441252666第 第第三阶阶 1068000135188814980001818666预紧加oooN预紧加oooN预紧力叨001礴连续转子毛厂;、一牲第阶丫鲜几敏…笑

本文编号：2626676