【摘要】： 船舶用燃氣輪機,是高速旋轉機械,其轉子屬于柔性轉軸。高速旋轉時,軸承—轉子系統(tǒng)的動態(tài)特性對機械穩(wěn)定運轉的平穩(wěn)性有重要的影響。影響平穩(wěn)性的問題普遍是振動問題,轉子大幅度的振動,可能會造成很多不必要的損失,有時還可能導致燃氣輪機的報廢。 本文中的超速試驗臺,是用來考核船舶用燃氣輪機輪盤高速旋轉性能的。試驗臺旋轉速度較高,為減小試驗臺轉子系統(tǒng)的振動,特別是避免共振,必須根據(jù)實際工況,設計合理的減振結構,使轉子系統(tǒng)的動態(tài)特性滿足高轉速及避免共振的需求。 針對試驗臺的原減振方案采用滑動軸承支承,存在不滿足高轉速要求,且潤滑油泄漏嚴重的不足,確定了采用滾動軸承支承的新方案。新方案使用高速角接觸球軸承與鼠籠式彈性支承串聯(lián)的方式,達到減振目的;設計了減振結構,包括軸系部分、支承部件、潤滑及密封系統(tǒng)、動力裝置及殼體部分;利用CAD及PROE軟件建立了減振結構的二維及三維模型。 分析了減振結構的力學特性,利用有限元軟件ANSYS對鼠籠及轉軸結構進行了強度分析,得到了變形及應力分布云圖;對軸承及鼠籠進行了剛度分析,分析了影響支承剛度的主要因素,得到了轉子系統(tǒng)的支承剛度值;對鼠籠及轉軸進行了模態(tài)分析,得到了各自的固有頻率及振型,為轉子系統(tǒng)動態(tài)特性分析提供了臨界轉速的邊界值。 利用傳遞矩陣法,分析了試驗臺鼠籠-軸承-轉子系統(tǒng)的動態(tài)特性。建立了試驗臺轉子的動力學分析模型,根據(jù)集總參數(shù)法,確定了試驗臺轉子典型部件及整體傳遞矩陣。通過MATLAB編程,得到了鼠籠-軸承-轉子系統(tǒng)的臨界轉速及振型,其中考慮了彈性支承、圓盤轉動慣性、剪切變形的影響。 針對初始減振結構的動態(tài)特性分析結果,優(yōu)化影響臨界轉速的主要參數(shù),包括鼠籠截面寬度、籠條數(shù)目及軸承預緊力。確定目標函數(shù)、優(yōu)化變量及約束條件,通過MATLAB編程,確定了優(yōu)化變量參數(shù)范圍,分析了優(yōu)化變量對試驗臺轉子系統(tǒng)臨界轉速的影響規(guī)律。綜合考慮實際加工及應用,確定了最終的鼠籠結構參數(shù)及軸承預緊力,得到了滿足試驗臺高轉速要求并能有效避免共振的減振結構。
【圖文】：

1-外環(huán) 2-內環(huán)(滾動軸承外圈)圖 1-1 擠壓油膜阻尼器簡圖[2]D沒有彈性支承，不能承受靜載，其結構更加簡彈性支承時的疲勞破壞。但必須考慮徑向力的主要用于輔助軸承[6,7]。膜阻尼器具有顯著的減振效果，但如果設計制油膜力的非線性將會大幅度增加，導致許多有努力，不斷完善其結構、提高其性能，研制出油膜阻尼器(PSFD)，其宏觀結構和普通的SFD是多孔結構，可以滲透潤滑油，改善阻尼器在轉子系統(tǒng)的振動進行有效、可靠地控制[8]。質擠壓油膜阻尼器，使用彈性支承和多孔質擠了SFD原有的突出優(yōu)點，又可降低油膜剛度的預期值，，具有顯著的減振效果[9]。但有易出現(xiàn)雙)以及非協(xié)調進動等缺點。

的主動控制是近幾十年才發(fā)展起來的一個為，對于轉子系統(tǒng)的不平衡響應或不穩(wěn)定因有液壓力、電磁力等)，通過伺服控制系統(tǒng)，的不平衡響應或增加系統(tǒng)穩(wěn)定性�？勺冮g隙，它可在特定轉速(如臨界轉速)時通過液壓伺，由此改變阻尼器的剛度和阻尼，有效地控這種阻尼器能明顯抑制雙穩(wěn)態(tài)跳躍等非線性能[11]。擠壓油膜阻尼器，其結構與動靜壓擠壓油膜制油膜的供油壓力，而改變阻尼器的剛度和主動控制。能夠明顯地改善油膜力的高度非供油壓力以及節(jié)流參數(shù)的變化對轉子系統(tǒng)動衡量突變時平穩(wěn)性也較好，是一種良好的彈
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH113.1

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本文編號：2603825