【摘要】：燃氣輪機是能源工業(yè)中重要的動力設備,耦合雙轉(zhuǎn)子-組合支承系統(tǒng)是目前高功重比燃氣輪機普遍采用的軸系結構型式。作為燃氣輪機的核心部件,耦合雙轉(zhuǎn)子-組合支承系統(tǒng)的振動特性在保證整機穩(wěn)定運行和可靠性方面具有至關重要的作用。本文以典型的燃氣輪機耦合雙轉(zhuǎn)子-組合支承結構為分析對象,研究了系統(tǒng)的非線性動力響應特性。首先,基于有限單元法建立了高壓轉(zhuǎn)子-滾動軸承系統(tǒng)高維非線性動力學模型,并進一步建立了更高自由度的耦合雙轉(zhuǎn)子-組合支承系統(tǒng)非線性動力學模型。在模型中,考慮了轉(zhuǎn)子剪切變形、陀螺力矩和轉(zhuǎn)動慣量,滾動軸承的非線性支撐力及擠壓油膜阻尼器的阻尼與彈性鼠籠的剛度。然后,對求解高維非線性運動微分方程響應的幾種數(shù)值積分方法進了分析和比較,數(shù)值方法包括:Newmark-β法、Newmark-β自適應步長法、精細積分法、增維精細積分法,Runge-Kutta法。以燃氣輪機高壓轉(zhuǎn)子-滾動軸承系統(tǒng)動力學模型為例,對比了各算法的精度和效率。綜合分析表明目前Newmark-β法在求解高維非線性轉(zhuǎn)子動力學響應中更具有優(yōu)勢。最后,數(shù)值計算了高壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和耦合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有特性,通過Campbell圖獲得了系統(tǒng)各階臨界轉(zhuǎn)速,并繪制了系統(tǒng)振型圖、分岔圖、軸心軌跡圖、頻譜圖、龐加萊圖。分析了轉(zhuǎn)速、不平衡量、滾動軸承游隙對高壓轉(zhuǎn)子-滾動軸承系統(tǒng)的非線性響應的影響。分析了同轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速比、中介軸承剛度對耦合雙轉(zhuǎn)子-組合支承系統(tǒng)固有特性的影響,分析了轉(zhuǎn)速、不平衡量位置、中介軸承對系統(tǒng)非線性響應的影響。并且,探討了突發(fā)不平衡對耦合雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應的影響。
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK471
【圖文】：

圖３．３邋３＃結點ｘ方向幅頻特性曲線逡逑Ｆｉｇ．邋３．３邋Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋３＃邋ｎｏｄｅ邋（ｘ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）逡逑３．邋２系統(tǒng)參數(shù)對系統(tǒng)響應的影響逡逑高壓轉(zhuǎn)子－滾動軸承系統(tǒng)的動力響應會受到系統(tǒng)參數(shù)與工況的影響，本節(jié)將計逡逑算不同轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、不平衡量以及軸承游隙時系統(tǒng)的動力響應，并分析這三個參數(shù)對逡逑動力響應的影響。逡逑３．邋２．邋１轉(zhuǎn)速對系統(tǒng)響應的影響逡逑為了分析系統(tǒng)響應隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，設偏心距滾動軸承游隙逡逑ｒ＝２０ｐｍ，計算系統(tǒng)響應，由于不平衡量附加在３＃結點，本文主要針對３＃結點的振逡逑動響應進行分析。逡逑３１逡逑

圖３．５邋３＃結點ｘ方向分岔圖逡逑Ｆｉｇ．邋３．５邋Ｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｏｆ邋３＃邋ｎｏｄｅ邋（ｘ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）逡逑幅頻特性如圖３．４所示，由于１＃軸承采用了滾動軸承非線性支階臨界轉(zhuǎn)速變?yōu)椋保福罚担埃颍恚椋�。圖３．５為系統(tǒng)分岔圖，由圖可知，ｉｎ的轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子的響應大致經(jīng)歷２００－１００００ｒ／ｍｉｎ區(qū)間，為低轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定區(qū)，此區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了現(xiàn)象。如圖３．６所示，２００ｒ／ｍｉｎ時軸心軌跡較為規(guī)律，譜線分運動，頻譜圖中出現(xiàn)了邋３．５５倍頻與７．１倍頻，工頻幅值很小。２０００ｒ／７所示，軸心軌跡混亂且無規(guī)律，頻譜圖中存在連續(xù)譜線，此時為動階段。在５０００ｒ／ｍｉｎ時，如圖３．８，軸心軌跡較規(guī)律，頻譜圖中當轉(zhuǎn)速達到８０００ｒ／ｍｉｎ時，如圖３．９，軸心軌跡己經(jīng)較為規(guī)律，譜離了混沌狀態(tài)。逡逑

【參考文獻】

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1 呂運;童大鵬;田野;賴亞輝;;滾動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學建模與仿真分析[J];機械強度;2015年06期

2 楊喜關;羅貴火;原鵬;唐振寰;;模態(tài)綜合法在雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模中的應用與驗證[J];機械科學與技術;2014年10期

3 王儼剴;王理;廖明夫;丁小飛;;雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機轉(zhuǎn)子-機匣碰摩振動特征研究[J];機械科學與技術;2014年04期

4 蔣云帆;廖明夫;劉永泉;王德友;金路;魯鵬;;同轉(zhuǎn)/對轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學特性[J];航空動力學報;2013年12期

5 梁明軒;袁惠群;;滾動軸承-柔性碰摩轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力學響應分析[J];動力學與控制學報;2013年02期

6 廖明夫;劉永泉;王四季;王儼剴;呂品;;中介軸承對雙轉(zhuǎn)子振動的影響[J];機械科學與技術;2013年05期

7 周海侖;羅貴火;陳果;王飛;;擠壓油膜阻尼器-滾動軸承-轉(zhuǎn)子耦合系統(tǒng)的非線性響應分析[J];機械科學與技術;2013年04期

8 Zhong-xiu FEI;Shui-guang TONG;Chao WEI;;Investigation of the dynamic characteristics of a dual rotor system and its start-up simulation based on finite element method[J];Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering);2013年04期

9 陶海亮;潘波;高慶;郭寶亭;譚春青;;滾動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動力響應分析[J];燃氣輪機技術;2013年01期

10 魏彬;李建華;鄧四二;;滾動軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性分析[J];軸承;2012年10期

本文編號：2729012