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拉杆组合转子的刚度修正及动力学建模

航空动力学报 2016年第9期31卷 2203-2209页

作者：卢明剑孙岩桦周健赵世全耿海鹏王为民西安交通大学机械工程学院机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 中国东方电气集团有限公司东方汽轮机有限公司四川德阳618000

为研究拉杆组合转子的动力学特性并比较其与整体式转子的差异,基于集总参数法,提出了一种拉杆组合转子动力学建模的方法.该方法通过对整体式转子梁模型抗弯刚度的修正,可以考虑接触、预紧力和拉杆等因素的影响.首先分别分析了这3个因素... 详细信息

为研究拉杆组合转子的动力学特性并比较其与整体式转子的差异,基于集总参数法,提出了一种拉杆组合转子动力学建模的方法.该方法通过对整体式转子梁模型抗弯刚度的修正,可以考虑接触、预紧力和拉杆等因素的影响.首先分别分析了这3个因素对等效梁静态抗弯刚度的影响,给出了相应的修正系数.研究结果表明:接触界面和拉杆对轴段抗弯刚度的影响很大,而轴向预紧力的影响较小.然后,针对一模化实验拉杆组合转子,计算了各轴段的修正系数并建立了动力学模型.其临界转速计算值和实验结果吻合,误差仅0.8%,表明了方法的正确性.研究可为其他组合式结构的动力学分析和设计提供参考和借鉴.

关键词：拉杆组合转子动力学模型预紧抗弯刚度临界转速

基于Kriging代理模型的拉杆组合转子强度可靠性研究

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工程设计学报 2019年第4期26卷 433-440页

作者：王艾伦刘乐刘庆亚中南大学高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083 中南大学机电工程学院湖南长沙410083

针对燃气轮机拉杆组合转子可靠性分析的复杂性,研究了基于Kriging代理模型的强度可靠性分析方法。通过拉丁超立方抽样法对代理响应曲面进行采样,得到了拉杆组合转子透平端各零件的应力分布特性;建立拉杆组合转子系统的强度可靠性数学模... 详细信息

针对燃气轮机拉杆组合转子可靠性分析的复杂性,研究了基于Kriging代理模型的强度可靠性分析方法。通过拉丁超立方抽样法对代理响应曲面进行采样,得到了拉杆组合转子透平端各零件的应力分布特性;建立拉杆组合转子系统的强度可靠性数学模型,分别从零件与系统的角度研究了拉杆组合转子的强度可靠性;研究不确定性因素和强度退化共同影响下的拉杆组合转子强度可靠性,揭示了拉杆组合转子强度可靠性变化规律。研究结果为燃气轮机机组的可靠性设计、安全稳健性运行及停机检修提供了一定的参考。

关键词：拉杆组合转子 Kriging代理模型拉丁超立方抽样(LHS) 强度可靠性

含轮盘接触的拉杆组合转子系统动力学特性分析

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含轮盘接触的拉杆组合转子系统动力学特性分析

作者：李鑫西南交通大学

学位级别：硕士

为了满足加工、运输、维修以及性能的要求,重型燃气轮机的转子系统在设计制造过程中越来越多地采用轮盘式拉杆组合结构替代传统的整体式结构。拉杆组合转子利用拉杆螺栓的预紧力将各级轮盘压紧构成整体。不同于整体式转子系统,轮盘粗糙... 详细信息

为了满足加工、运输、维修以及性能的要求,重型燃气轮机的转子系统在设计制造过程中越来越多地采用轮盘式拉杆组合结构替代传统的整体式结构。拉杆组合转子利用拉杆螺栓的预紧力将各级轮盘压紧构成整体。不同于整体式转子系统,轮盘粗糙面之间的接触会使拉杆组合转子系统的刚度发生变化,从而影响系统的动力学特性,同时也给转子动力学模型的建立带来困难。本文以拉杆组合转子系统为研究对象,建立了考虑轮盘接触的拉杆组合转子-轴承系统动力学模型,利用仿真分析了轮盘接触、不平衡故障、结构非对称以及不对中故障下转子系统的动力学特性。主要研究内容和成果如下:(1)以拉杆组合转子轮盘结合面之间的接触为研究对象,基于分形理论推导了考虑微凸体频率指数的法向接触刚度表达式。采用数值仿真的方式讨论了频率指数、分形维数和轮廓特征参数对法向接触刚度的影响规律。计算发现最小频率指数决定着微凸体的体积,其值越小微凸体体积越大。分形维数决定着粗糙面的形貌,其值越大粗糙表面细化程度越加明显,粗糙面上能够显现的微凸体越多。轮廓特征参数不影响粗糙面的轮廓形貌,但会改变微凸体的高度,其值越大微凸体高度越高。减小频率指数、增大分形维数或者减小轮廓特征参数都会使得法向接触刚度增大。(2)以拉杆组合转子-轴承系统为研究对象,将轮盘粗糙接触层看作只具有刚度的梁单元,采用有限元法建立考虑轮盘接触的拉杆组合转子系统动力学模型。其中,利用Timoshenko梁理论建立系统的运动微分方程。(3)采用四阶Runge-Kutta法进行数值求解,讨论考虑轮盘接触、不平衡故障以及结构不对称对系统动力学特性的影响。研究发现考虑轮盘接触、减小偏心距会减小转子系统的临界转速,同时也会降低系统振动幅值。转子轴长的变化也会影响系统临界转速。由于采用滚动轴承,系统在越过临界转速后振动幅值出现“跳跃性”骤减。考虑轮盘接触对系统振动响应的影响在共振区域表现明显,随着轮盘接触刚度的增大,系统临界转速和最大振动响应逐渐逼近不考虑轮盘接触时的临界转速和振动响应。(4)以不对中故障下的考虑轮盘接触的拉杆组合转子系统为研究对象,讨论不对中故障对转子系统动力学行为的影响规律。不对中故障的出现,有无轮盘接触都会使得转子系统约在其1/2临界转速附近产生一个振动幅值急剧增大的区间。随着不对中程度的加剧,该区域对应的转速会有所提高,同时响应幅值也变大。此外,不对中故障会激起系统的2倍频分量,当系统工作转速较低时,系统以不对中故障引起的2倍频分量为主。

关键词：拉杆组合转子轮盘接触不平衡不对中动力学特性

考虑结合面影响的拉杆组合转子动力学特性分析

同方学位论文库评论

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四川轻化工大学学报：自然科学版 2020年第3期33卷 27-33页

作者：李鑫杨洋葛玉梅西南交通大学力学与工程学院成都610031

拉杆组合转子系统不同于整体式转子系统,其轮盘结合面接触刚度的影响是不可忽略的。为了研究拉杆组合转子轮盘结合面之间的接触对系统动力学特性的影响,建立了考虑轮盘接触刚度的拉杆组合转子系统的简化模型,基于Timoshenko梁理论建立... 详细信息

拉杆组合转子系统不同于整体式转子系统,其轮盘结合面接触刚度的影响是不可忽略的。为了研究拉杆组合转子轮盘结合面之间的接触对系统动力学特性的影响,建立了考虑轮盘接触刚度的拉杆组合转子系统的简化模型,基于Timoshenko梁理论建立了拉杆组合转子系统运动方程,并采用四阶Runge-Kutta法对系统进行求解。结果表明:不同于整体式转子系统,拉杆组合转子因结合面之间存在接触而导致系统整体刚度有所降低,使得系统固有频率降低;当考虑轮盘接触时,会使得系统共振区域的幅值变小,同时降低了共振频率,但对非共振区域影响较小;当轮盘结合面接触刚度达到一定值后,拉杆组合转子系统的轮盘连接部位可视为一个整体。

关键词：拉杆组合转子结合面接触刚度动力学特性

拉杆转子界面局部脱开识别的改进广义柔度矩阵法

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振动工程学报 2017年第5期30卷 724-729页

作者：赵博徐自力阚选恩西安交通大学航天航空学院/机械结构强度与振动国家重点实验室陕西西安710049

燃气轮机拉杆转子在拉杆预紧松弛时,重力、振动及热变形等因素都可能导致轮盘非连续界面的局部分离。拉杆转子各界面上弯矩随着转速改变而变化,通过不同阶次临界转速时各界面的接触状态可能不同,因此只能使用对应阶次的模态参数对界面... 详细信息

燃气轮机拉杆转子在拉杆预紧松弛时,重力、振动及热变形等因素都可能导致轮盘非连续界面的局部分离。拉杆转子各界面上弯矩随着转速改变而变化,通过不同阶次临界转速时各界面的接触状态可能不同,因此只能使用对应阶次的模态参数对界面分离发生的位置和程度进行识别。使用振型约束的方式对损伤识别的广义柔度矩阵法进行了改进,能够使用任意单阶模态参数识别结构的损伤。利用拉杆转子临界转速和振型的变化量,结合其静止时的模态参数,使用所提出方法对界面脱开进行识别,结果表明该方法能够得到界面局部脱开的位置和程度。

关键词：转子动力学拉杆组合转子柔度矩阵法损伤识别陀螺效应