發(fā)布時(shí)間：2020-04-23 13:29

【摘要】：微小型燃?xì)廨啓C(jī)如今在分布式能源的作用越來(lái)越重要,其中高速直驅(qū)式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)是提高燃?xì)廨啓C(jī)功率密度的有效結(jié)構(gòu)形式,由于雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)采用聯(lián)軸器直接聯(lián)接,使得不對(duì)中問(wèn)題凸顯,動(dòng)力學(xué)特性發(fā)生改變,因此研究雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性影響具有重要意義。本文以某MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組高速直驅(qū)式轉(zhuǎn)子系統(tǒng)作為研究對(duì)象,開(kāi)展了膜盤聯(lián)軸器、雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性以及不對(duì)中故障動(dòng)力學(xué)特性的研究,主要完成以下工作:1.建立雙曲線型膜盤聯(lián)軸器整體結(jié)構(gòu)模型,闡述膜盤聯(lián)軸器補(bǔ)償不對(duì)中的機(jī)理,同時(shí)獲取膜盤聯(lián)軸器剛度隨膜盤聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的影響規(guī)律。2.通過(guò)建立膜盤聯(lián)軸器—雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)有限元模型,分析雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速、模態(tài)振型及不平衡響應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性。3.通過(guò)建立膜盤聯(lián)軸器—雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中故障有限元模型,分析不對(duì)中量和聯(lián)軸器剛度對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的影響,為不對(duì)中故障診斷以及雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供理論參考。4.考慮雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在復(fù)雜載荷下的動(dòng)力學(xué)特性,研究Alford力和不平衡磁拉力對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的影響規(guī)律。通過(guò)以上研究工作,主要得到以下主要結(jié)論:1.由于雙曲線型面膜盤聯(lián)軸器的膜盤結(jié)構(gòu)厚度較薄,分析聯(lián)軸器剛度時(shí)需要考慮膜盤聯(lián)軸器由于大變形造成的剛度非線性變化,同時(shí)扭轉(zhuǎn)剛度隨內(nèi)外徑處厚度增大而增大,軸向剛度和角向剛度隨內(nèi)外直徑比增大而增大,徑向剛度隨中間軸長(zhǎng)增大而減小的趨勢(shì)最為明顯。2.雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速和模態(tài)振型與單轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速相關(guān),同時(shí)聯(lián)軸器剛度的增加會(huì)提高雙跨轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速和不平衡響應(yīng)。3.不對(duì)中會(huì)降低轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速,同時(shí),系統(tǒng)表現(xiàn)出更豐富的動(dòng)力學(xué)特性,出現(xiàn)周期4和5等運(yùn)動(dòng)形式。聯(lián)軸器徑向剛度和角向剛度的增加會(huì)提高轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的失穩(wěn)轉(zhuǎn)速,并且剛度增加導(dǎo)致二倍頻響應(yīng)振幅增加。4.轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性行為在Alford力和不平衡磁拉力作用下,混沌運(yùn)動(dòng)的范圍減少,出現(xiàn)更多的周期運(yùn)動(dòng)形式。
【圖文】：

遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)前者，開(kāi)展這方面的研究工作對(duì)于提高高速直驅(qū)式軸系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具逡逑有重要意義。逡逑本文以某ＭＷ燃?xì)廨啓C(jī)共軸直驅(qū)式軸系結(jié)構(gòu)作為研宄對(duì)象，其結(jié)構(gòu)如圖１．２逡逑所示。該共軸直驅(qū)式結(jié)構(gòu)通過(guò)膜盤聯(lián)軸器將高壓渦輪和電機(jī)轉(zhuǎn)子直接相連，使得逡逑燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積與質(zhì)量減小，提高燃?xì)廨啓C(jī)的功率密度。然而，，在高轉(zhuǎn)逡逑速下共軸直驅(qū)式軸系對(duì)不對(duì)中故障更敏感，因此本文針對(duì)高速直驅(qū)式微小型燃?xì)忮义陷啓C(jī)發(fā)電機(jī)組軸系的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開(kāi)研宄：一方面研宄膜盤聯(lián)軸器剛度隨逡逑膜盤聯(lián)軸器關(guān)鍵參數(shù)的變化規(guī)律，同時(shí)揭示膜盤聯(lián)軸器在解決轉(zhuǎn)子不對(duì)中問(wèn)題中逡逑２逡逑

邐：\b▲邋－邋ｉ：高＆發(fā)電機(jī)邋ｈｒ逡逑高壓渦輪導(dǎo)向器燃燒室逡逑圖１．２某氋速直驅(qū)式微小型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)形式逡逑１．２國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑１．２．１高速?gòu)椥月?lián)軸器發(fā)展現(xiàn)狀逡逑最早使用的聯(lián)軸器類型是剛性聯(lián)軸器，適用于轉(zhuǎn)子軸線相對(duì)位移小的場(chǎng)合，逡逑由剛性元件組成，如圖１．３所示。剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、成本低而且兩個(gè)半逡逑聯(lián)軸器的同心度要求高。隨著轉(zhuǎn)速的增高，轉(zhuǎn)子間的不對(duì)中量增大，彈性聯(lián)軸器逡逑在適用范圍上要優(yōu)于剛性聯(lián)軸器，可以有效提高動(dòng)力裝置的穩(wěn)定性、可靠性以及逡逑安全性，解決設(shè)備的振動(dòng)和噪聲等問(wèn)題。彈性聯(lián)軸器根據(jù)不同補(bǔ)償軸系偏移的部逡逑件有不同的補(bǔ)償能力，常用的有齒式聯(lián)軸器、橡膠彈性聯(lián)軸器、膜片聯(lián)軸器以及逡逑膜盤聯(lián)軸器等。逡逑圖１．３剛性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)形式逡逑彈性聯(lián)軸器是一種對(duì)雙跨轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)中進(jìn)行補(bǔ)償?shù)穆?lián)軸器，用來(lái)保護(hù)轉(zhuǎn)子逡逑間的穩(wěn)定運(yùn)行
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TK473

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本文編號(hào)：2637781