微小型渦輪發(fā)電機在民用以及軍事上有很大的應用前景,超高速轉子設計是該類型發(fā)電機的核心關鍵技術。本文通過分析轉子結構的特點,分析計算了轉子關鍵位置的應力強度,研究了微小型渦輪發(fā)電機轉子的臨界轉速、模態(tài)振型、不平衡響應以及局部受力瞬態(tài)動力學響應特性。首先,對轉子在不同護套材料以及不同過盈量的狀態(tài)下的應力分布、結構強度進行計算分析,并研究了轉子在不同過盈配合的接觸應力狀態(tài)下的軸段抗彎剛度強化效果。其次,通過分析轉子動力學的影響因素,提出復雜輪盤的動力學建模方法,并以此方法為基礎,對ANSYS有限元仿真軟件進行二次開發(fā),編制了轉子動力學通用APDL程序;分別使用傳遞矩陣法和APDL程序對渦輪發(fā)電機轉子的臨界轉速、模態(tài)振型進行了對比分析,試驗驗證表明自主編制的APDL動力學程序計算結果更準確;利用該程序對滾珠角接觸處球軸承支承以及動壓氣浮箔片軸承支承的渦輪發(fā)電機轉子進行了不平衡響應分析,得出了滾珠軸承支承以及氣浮軸承支承轉子的不平衡響應特性;通過分析局部進氣渦輪轉子受力特點,編制MATLAB程序繪制出轉子的瞬態(tài)加速曲線,并得到渦輪徑向力與轉速的關系曲線,通過編制APDL程序分析了渦輪瞬態(tài)啟動過程...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 微小型渦輪發(fā)電機研究現(xiàn)狀及其應用發(fā)展
        1.2.1 微小型渦輪發(fā)電機的國內外應用現(xiàn)狀及發(fā)展
        1.2.2 微小型渦輪發(fā)電機軸系結構國內外現(xiàn)狀及發(fā)展
        1.2.3 轉子動力學特性研究方法的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容
2 護套過盈量計算及過盈量對抗彎剛度影響研究
    2.1 引言
    2.2 不同條件下護套對磁鋼的接觸應力影響研究
        2.2.1 離心力對無過盈配合軸段的應力影響分析
        2.2.2 靜態(tài)過盈量對軸段的應力影響分析
        2.2.3 溫度對無過盈配合的軸段應力影響分析
        2.2.4 溫度、靜態(tài)過盈量綜合作用下的應力影響分析
    2.3 護套過盈預緊力對抗彎剛度的影響分析
    2.4 本章小結
3 渦輪發(fā)電機轉子動力學研究
    3.1 引言
    3.2 復雜輪盤結構動力學建模方法
        3.2.1 基于兩種基準的計算結果比較
        3.2.2 輪盤抗彎剛度的修正方法
    3.3 基于傳遞矩陣法的滾珠軸承渦輪發(fā)電機轉子動力學分析
        3.3.1 傳遞矩陣法基本原理
        3.3.2 徑流式渦輪發(fā)電機轉子動力學計算
    3.4 基于有限元法的滾珠軸承渦輪發(fā)電機轉子動力學分析
        3.4.1 有限元法基本原理
        3.4.2 轉子臨界轉速計算
    3.5 基于有限元法的滾珠軸承渦輪發(fā)電機轉子不平衡響應分析
        3.5.1 不平衡響應分析基本原理
        3.5.2 最大允許的不平衡質量計算
        3.5.3 不平衡質量集中作用下的響應分析
        3.5.4 不平衡靈敏度分析
        3.5.5 不平衡質量分布作用下的響應分析
    3.6 基于有限元法的氣浮軸承渦輪發(fā)電機轉子動力學分析
    3.7 基于有限元法的氣浮軸承渦輪發(fā)電機轉子不平衡響應研究分析
        3.7.1 不平衡質量集中對轉子的響應分析
        3.7.2 不平衡質量分布對轉子的響應分析
    3.8 本章小結
4 局部進氣渦輪啟動瞬態(tài)動力學研究分析
    4.1 引言
    4.2 軸流式渦輪工作原理
    4.3 軸流式渦輪轉子啟動過程分析
    4.4 軸流沖擊式渦輪局部受力分析
    4.5 軸流沖擊式渦輪啟動過程瞬態(tài)分析
    4.6 本章小結
5 渦輪發(fā)電機轉子掃頻試驗研究分析
    5.1 試驗系統(tǒng)與方法
    5.2 試驗數(shù)據(jù)分析
6 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄A 氣浮軸承支承轉子不平衡質量分布作用響應圖
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝



本文編號：3913797