周向拉杆转子—轴承—密封系统动力学特性研究

发布时间：2025-02-09 14:15

　　重型燃气轮机由于其热—功转换效率较高,在船舶以及发电等领域应用广泛,具有举足轻重的战略性地位。经过数十年的研究和发展,重型燃气轮机的结构形式越来越丰富,其内部的转子已经由最初的整体式转子,发展出了如今被广泛应用的拉杆组合式转子。拉杆转子的各级轮盘是独立的,由拉杆将它们连接在一起,根据拉杆的安装形式,拉杆转子分为中心拉杆转子和周向拉杆转子。拉杆转子具有刚度大、强度高、便于拆装和检修等优点,但是其结构相对于整体转子也更复杂,这种复杂的结构特点给拉杆转子的动力学建模带来了一定困难。本文以周向拉杆模型转子为研究对象,考虑微观粗糙表面接触,对周向拉杆转子建立带有可倾瓦轴承和密封系统的整体动力学模型,并对其进行动力学特性研究。首先,由粗糙表面的微观接触入手,使用MATLAB通过自相关函数法生成不同粗糙度的高斯随机表面点坐标,使用ANSYS APDL命令流实现点的创建和点之间的连线,进而使用蒙皮命令生成粗糙表面三维实体模型。利用不同粗糙度的粗糙表面实体模型分别与一个刚性平面进行接触仿真,采用正交实验多项式拟合方法,得到接触刚度与预紧力和粗糙度的关系函数。然后,基于Timoshenko梁单元模型对周向拉...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景、目的及意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 界面接触力学模型研究
        1.2.2 拉杆转子动力学模型研究
        1.2.3 拉杆转子动力特性的理论研究
        1.2.4 拉杆转子动力特性的试验研究
    1.3 本文研究内容
2 拉杆连接粗糙结合面间接触刚度
    2.1 引言
    2.2 粗糙表面的数值建模
        2.2.1 粗糙表面微观形貌表征方法
        2.2.2 粗糙表面接触模型
        2.2.3 粗糙表面建模数据生成
    2.3 粗糙表面接触的三维建模与数值模拟
        2.3.1 高斯随机表面建模
        2.3.2 粗糙表面模型网格划分和边界条件
        2.3.3 粗糙表面接触参数设置和结果分析
    2.4 粗糙表面接触刚度的影响因素分析
        2.4.1 随机性对接触刚度的影响
        2.4.2 相关系数对接触刚度的影响
        2.4.3 粗糙度对接触刚度的影响
        2.4.4 正交实验拟合接触刚度函数
    2.5 本章小结
3 考虑结合面刚度的周向拉杆转子动力学建模与特性分析
    3.1 引言
    3.2 周向拉杆转子动力学建模
        3.2.1 周向拉杆转子有限元模型
        3.2.2 有限元法求解周向拉杆转子动力学特性
    3.3 周向拉杆转子动力学特性分析
        3.3.1 周向拉杆转子的临界转速
        3.3.2 周向拉杆转子的不平衡响应
    3.4 周向拉杆转子动力学特性的影响因素分析
        3.4.1 拉杆预紧力对周向拉杆转子动力学特性的影响
        3.4.2 轮盘接触面粗糙度对周向拉杆转子动力学特性的影响
    3.5 本章小结
4 周向拉杆转子-轴承-密封系统动力学特性分析
    4.1 引言
    4.2 可倾瓦轴承-周向拉杆转子动力学特性分析
        4.2.1 有限长可倾瓦轴承油膜力解析模型
        4.2.2 可倾瓦轴承参数对周向拉杆转子动力学特性的影响
    4.3 密封-周向拉杆转子动力学特性分析
        4.3.1 密封动力学建模
        4.3.2 密封参数对周向拉杆转子动力学特性的影响
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：4032359