微小型涡轮发电机转子动力学特性研究

发布时间：2024-02-28 17:33

　　微小型涡轮发电机在民用以及军事上有很大的应用前景,超高速转子设计是该类型发电机的核心关键技术。本文通过分析转子结构的特点,分析计算了转子关键位置的应力强度,研究了微小型涡轮发电机转子的临界转速、模态振型、不平衡响应以及局部受力瞬态动力学响应特性。首先,对转子在不同护套材料以及不同过盈量的状态下的应力分布、结构强度进行计算分析,并研究了转子在不同过盈配合的接触应力状态下的轴段抗弯刚度强化效果。其次,通过分析转子动力学的影响因素,提出复杂轮盘的动力学建模方法,并以此方法为基础,对ANSYS有限元仿真软件进行二次开发,编制了转子动力学通用APDL程序;分别使用传递矩阵法和APDL程序对涡轮发电机转子的临界转速、模态振型进行了对比分析,试验验证表明自主编制的APDL动力学程序计算结果更准确;利用该程序对滚珠角接触处球轴承支承以及动压气浮箔片轴承支承的涡轮发电机转子进行了不平衡响应分析,得出了滚珠轴承支承以及气浮轴承支承转子的不平衡响应特性;通过分析局部进气涡轮转子受力特点,编制MATLAB程序绘制出转子的瞬态加速曲线,并得到涡轮径向力与转速的关系曲线,通过编制APDL程序分析了涡轮瞬态启动过程...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 微小型涡轮发电机研究现状及其应用发展
        1.2.1 微小型涡轮发电机的国内外应用现状及发展
        1.2.2 微小型涡轮发电机轴系结构国内外现状及发展
        1.2.3 转子动力学特性研究方法的发展现状
    1.3 本文主要研究内容
2 护套过盈量计算及过盈量对抗弯刚度影响研究
    2.1 引言
    2.2 不同条件下护套对磁钢的接触应力影响研究
        2.2.1 离心力对无过盈配合轴段的应力影响分析
        2.2.2 静态过盈量对轴段的应力影响分析
        2.2.3 温度对无过盈配合的轴段应力影响分析
        2.2.4 温度、静态过盈量综合作用下的应力影响分析
    2.3 护套过盈预紧力对抗弯刚度的影响分析
    2.4 本章小结
3 涡轮发电机转子动力学研究
    3.1 引言
    3.2 复杂轮盘结构动力学建模方法
        3.2.1 基于两种基准的计算结果比较
        3.2.2 轮盘抗弯刚度的修正方法
    3.3 基于传递矩阵法的滚珠轴承涡轮发电机转子动力学分析
        3.3.1 传递矩阵法基本原理
        3.3.2 径流式涡轮发电机转子动力学计算
    3.4 基于有限元法的滚珠轴承涡轮发电机转子动力学分析
        3.4.1 有限元法基本原理
        3.4.2 转子临界转速计算
    3.5 基于有限元法的滚珠轴承涡轮发电机转子不平衡响应分析
        3.5.1 不平衡响应分析基本原理
        3.5.2 最大允许的不平衡质量计算
        3.5.3 不平衡质量集中作用下的响应分析
        3.5.4 不平衡灵敏度分析
        3.5.5 不平衡质量分布作用下的响应分析
    3.6 基于有限元法的气浮轴承涡轮发电机转子动力学分析
    3.7 基于有限元法的气浮轴承涡轮发电机转子不平衡响应研究分析
        3.7.1 不平衡质量集中对转子的响应分析
        3.7.2 不平衡质量分布对转子的响应分析
    3.8 本章小结
4 局部进气涡轮启动瞬态动力学研究分析
    4.1 引言
    4.2 轴流式涡轮工作原理
    4.3 轴流式涡轮转子启动过程分析
    4.4 轴流冲击式涡轮局部受力分析
    4.5 轴流冲击式涡轮启动过程瞬态分析
    4.6 本章小结
5 涡轮发电机转子扫频试验研究分析
    5.1 试验系统与方法
    5.2 试验数据分析
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录A 气浮轴承支承转子不平衡质量分布作用响应图
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3913797