【摘要】： 隨著燃?xì)廨啓C發(fā)電機組容量的擴大,轉(zhuǎn)速的提升,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的工作性能越來越取決于其動力學(xué)特性,因此,對燃?xì)廨啓C盤式拉桿轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性的研究非常有必要。本文在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目“大型動力裝備制造基礎(chǔ)研究”的支持下,針對大型燃?xì)廨啓C盤式拉桿轉(zhuǎn)子的動力學(xué)特性進(jìn)行了相關(guān)研究,運用鍵合圖法首次建立了盤式拉桿轉(zhuǎn)子的軸向振動與扭轉(zhuǎn)振動動力學(xué)模型,揭示了拉桿轉(zhuǎn)子與連續(xù)轉(zhuǎn)子本質(zhì)上的區(qū)別。 本文首先針對盤式拉桿轉(zhuǎn)子非連續(xù)性的結(jié)構(gòu)特點,在充分考慮了各輪盤間的接觸效應(yīng)后,對拉桿轉(zhuǎn)子作了相應(yīng)的力學(xué)假設(shè),應(yīng)用鍵合圖法首次建立了盤式拉桿轉(zhuǎn)子軸向振動與扭轉(zhuǎn)振動的動力學(xué)鍵合圖模型。然后,本文針對盤式拉桿轉(zhuǎn)子各輪盤間的接觸效應(yīng),以Hertz理論和GW模型為基礎(chǔ),采用隨機分布模型描述了輪盤粗糙表面的幾何性狀,對粗糙表面的接觸剛度和當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行相關(guān)分析與研究,給出了反映輪盤間接觸效應(yīng)的接觸剛度與當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度的計算公式,并對輪盤間接觸剛度與當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度的影響因素作了相關(guān)分析。分析表明,接觸剛度和當(dāng)量扭轉(zhuǎn)剛度與預(yù)緊力的大小和粗糙表面的加工精度有關(guān),它們是隨著預(yù)緊力的增大和表面加工精度的提高而增大。最后,為了驗證所建模型的正確有效性,并比較拉桿轉(zhuǎn)子與連續(xù)轉(zhuǎn)子的區(qū)別,本文對一實驗拉桿轉(zhuǎn)子的振動特性進(jìn)行了理論計算與實驗研究,并將其理論計算結(jié)果、實驗測試結(jié)果與一連續(xù)整體轉(zhuǎn)子的理論計算結(jié)果進(jìn)行了對比。對比結(jié)果表明,本文所建模型是正確有效的,且盤式拉桿轉(zhuǎn)子較連續(xù)整體轉(zhuǎn)子有著較大的差別,其固有頻率遠(yuǎn)小于連續(xù)轉(zhuǎn)子的固有頻率,但隨著預(yù)緊力的增大,拉桿轉(zhuǎn)子的固有頻率會隨著增大,并逐漸趨向連續(xù)整體轉(zhuǎn)子。此外,我們還發(fā)現(xiàn)盤式拉桿轉(zhuǎn)子由于其非連續(xù)、復(fù)合式的結(jié)構(gòu)特點,使得其固有頻率對預(yù)緊力的變化比較敏感,因此,改變拉桿預(yù)緊力是調(diào)節(jié)盤式拉桿轉(zhuǎn)子固有頻率的有效途徑,這為盤式拉桿轉(zhuǎn)子避開燃機故障的某些敏感頻率提供了參考方法。
【圖文】：

行了理論計算與實驗對比，證明了拉桿轉(zhuǎn)子力學(xué)模型的有效性，，為今子深入研究奠定了基礎(chǔ)。盤式拉桿轉(zhuǎn)子簡介所謂盤式拉桿轉(zhuǎn)子是指通過拉桿螺栓將各自獨立的轉(zhuǎn)子輪盤壓緊在為一個整體的轉(zhuǎn)子。該轉(zhuǎn)子具有周期性結(jié)構(gòu)和非連續(xù)性結(jié)構(gòu)兩大主要周期性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為它是由若干結(jié)構(gòu)相同的輪盤沿一個方向周期排列的續(xù)性表現(xiàn)為各輪盤間存在接觸效應(yīng)，是通過拉桿螺栓壓緊在一起形成。本文主要是針對盤式拉桿轉(zhuǎn)子的非連續(xù)性結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。根據(jù)拉桿的分布方式不同，盤式拉桿轉(zhuǎn)子可分為中心拉桿轉(zhuǎn)子和周向種結(jié)構(gòu)(一般以周向拉桿轉(zhuǎn)子為常見)。由于盤式拉桿轉(zhuǎn)子具有重量輕，各輪盤材料選擇靈活和便于加工、裝配等優(yōu)點，因此，在燃?xì)廨啓C特燃?xì)廨啓C中獲得了廣泛的應(yīng)用，圖1一1為東方三菱重型燃?xì)廨啓CM7OI分與透平部分拉桿轉(zhuǎn)子。

桿轉(zhuǎn)子與連續(xù)轉(zhuǎn)子在軸向振動上的區(qū)別，調(diào)整預(yù)緊力后，將單根拉桿的預(yù)緊力分別為2000N、3000N、4000N時拉桿轉(zhuǎn)子的接觸剛度、固有頻率、p振型，以及連續(xù)轉(zhuǎn)子的軸振固有頻率和p振型對比如表5一1和圖5一5所示。表5一1拉桿轉(zhuǎn)子與連續(xù)轉(zhuǎn)子軸振固有頻率理論計算值比較單單根預(yù)緊力 力 ZOOONNN3000NNN4000NNN連續(xù)轉(zhuǎn)子子接接觸觸 K(N/m)))9.1106x109991.9132x1010003.0748x10100000剛剛度度 “ CCCCCCCCCCC固固有有第一階階 369444457666506555638666頻頻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)))第二階階 73466691011110064441252666第 第第三階階 1068000135188814980001818666預(yù)緊加oooN預(yù)緊加oooN預(yù)緊力叨001礴連續(xù)轉(zhuǎn)子毛廠;、一牲第階丫鮮幾敏…笑

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