拉桿轉(zhuǎn)子作為燃?xì)廨啓C(jī)的核心部件,其存在大量結(jié)合面,整體構(gòu)架上是非連續(xù)的,這使得其動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)分析較整體轉(zhuǎn)子更為復(fù)雜。本文基于分形接觸理論,運(yùn)用理論分析和試驗(yàn)研究的方法,對(duì)拉桿轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)及結(jié)合面接觸傳熱特性進(jìn)行了研究。根據(jù)分形接觸理論,對(duì)拉桿轉(zhuǎn)子輪盤接觸面間的靜摩擦系數(shù)進(jìn)行了數(shù)值仿真和試驗(yàn)研究,研究具有不同粗糙度的車削加工金屬輪盤表面、在不同法向載荷作用下,其靜摩擦系數(shù)的變化規(guī)律。研究了系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速隨拉桿預(yù)緊力、輪盤接觸面粗糙度、轉(zhuǎn)子溫度的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)粗糙度一定時(shí),臨界轉(zhuǎn)速隨拉桿預(yù)緊力的增加而上升;當(dāng)拉桿預(yù)緊力一定時(shí),臨界轉(zhuǎn)速隨粗糙度減小而上升;在相同粗糙度和拉桿預(yù)緊力作用下,轉(zhuǎn)子溫度升高,系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速將下降。以拉桿轉(zhuǎn)子輪盤結(jié)合面接觸熱阻為研究對(duì)象,建立了拉桿轉(zhuǎn)子輪盤結(jié)合面接觸熱阻分形模型。分析了輪盤結(jié)合面接觸熱阻隨拉桿預(yù)緊力、輪盤表面粗糙度及結(jié)合面溫度的變化規(guī)律。使用有限元軟件計(jì)算了不同工況下拉桿轉(zhuǎn)子的溫度場(chǎng)分布。設(shè)計(jì)搭建了試驗(yàn)平臺(tái),測(cè)量了拉桿轉(zhuǎn)子溫度場(chǎng)分布規(guī)律,校核了理論模型的適用性。研究發(fā)現(xiàn),結(jié)合面接觸傳熱系數(shù)隨著拉桿預(yù)緊力增大而增大;隨著輪盤表面粗糙度的增大而減小... 

【文章來源】：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)上海市

【文章頁(yè)數(shù)】：62 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)解剖模型

轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題非常重要。拉桿轉(zhuǎn)子與整體轉(zhuǎn)子的主要區(qū)別就是輪盤之間大量存在的接觸面，因此，輪盤表面之間的接觸模型就成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。文獻(xiàn)[35]采用試驗(yàn)和有限元方法，研究了輪盤表面間的接觸剛度問題�；诮Y(jié)合面分形接觸理論[36]，對(duì)不同機(jī)械加工方法，通過試驗(yàn)手段獲得了接觸表面分形維數(shù)、分形粗糙度參數(shù)與接觸表面粗糙度之間的關(guān)系后，就可以得到接觸表面間的法向和切向接觸剛度[16]，該方法更接近工程實(shí)際。1.2.2 輪盤結(jié)合面接觸傳熱研究概況在分布式拉桿轉(zhuǎn)子中，每?jī)蓧K輪盤直接相接觸的面稱為結(jié)合面，輪盤結(jié)合面如圖 1所示。因?yàn)榻Y(jié)合面大量存在于拉桿轉(zhuǎn)子中，導(dǎo)致拉桿轉(zhuǎn)子的非連續(xù)性，進(jìn)而導(dǎo)致了問題的復(fù)雜。其中一個(gè)問題就是結(jié)合面的存在導(dǎo)致兩塊輪盤之間接觸不充分，故而傳熱過程不像理想接觸狀態(tài)那樣簡(jiǎn)單，包含接觸金屬間的熱傳導(dǎo)、間隙媒介熱傳導(dǎo)、間隙空間熱輻射這三種[37]。這些熱阻在拉桿預(yù)緊力、輪盤表面粗糙度等因素的影響下都將發(fā)生變化由此聯(lián)想到實(shí)際運(yùn)行的燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子，結(jié)合面接觸熱阻的變化將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受到的熱應(yīng)力發(fā)生改變，從而影響整個(gè)拉桿轉(zhuǎn)子的運(yùn)行工況[12]。因此，拉桿轉(zhuǎn)子結(jié)合面處熱阻特性的研究顯得尤為重要。

削加工金屬輪盤表面、在不同法向載荷作用下，其靜摩擦系數(shù)的變化規(guī)律，驗(yàn)證分形接觸理論模型的有效性。同時(shí)，為汽輪機(jī)周向拉桿轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)、運(yùn)行提供參考。2.2 輪盤接觸面分形參數(shù)根據(jù)分形接觸理論[36]，粗糙表面輪廓函數(shù) z( x)的分形維數(shù) D 和分形粗糙度參數(shù) G可以通過輪廓函數(shù) 的結(jié)構(gòu)函數(shù)求得。為了用試驗(yàn)方法研究粗糙表面分形維數(shù)、粗糙度參數(shù)與粗糙度的關(guān)系，同時(shí)，也是為了研究粗糙接觸表面的摩擦特性，共設(shè)計(jì)、制作了 40 個(gè)拉桿轉(zhuǎn)子輪盤，每組 5 個(gè)，分為 8 組。設(shè)計(jì)要求輪盤接觸端面的粗糙度分別為：0.4、0.8、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50，但是，在實(shí)際加工過程中，個(gè)別輪盤接觸端面的粗糙度與設(shè)計(jì)要求值存在較大差異，導(dǎo)致一組輪盤報(bào)廢，其余輪盤組的平均粗糙度分別為：0.34、0.92、1.61、5.31、10.34、28.41 和 52.45，共 7 組。根據(jù)分形接觸理論，分析計(jì)算分形維數(shù)、粗糙度參數(shù)時(shí)，以實(shí)際測(cè)量粗糙度值為準(zhǔn)。輪盤外徑、內(nèi)徑和厚度分別為 140、 80 和 37。輪盤材料為 45鋼，整體調(diào)質(zhì)處理 HB220~250。輪盤端面粗糙度的測(cè)量，采用 New Form Talysurf 200mm型表面輪廓儀，如圖 2.1 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3244129