轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學建模與分析.pdf

1、轉(zhuǎn)動機械作為重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，已廣泛應用在諸多領(lǐng)域中，如能源動力、機械制造、化工石油、礦山冶金和水利工程等重要經(jīng)濟生產(chǎn)部門。轉(zhuǎn)子動力學特性也因此受到了國內(nèi)外專家學者的廣泛關(guān)注。而動力學分析的基礎(chǔ)與前提便是模型的建立，模型的等效是否準確與完善對計算結(jié)果的可靠性會產(chǎn)生直接影響。為此，本文以國產(chǎn)某600MW超臨界汽輪機組給水泵軸系為計算算例，基于集總參數(shù)法建立集中質(zhì)量轉(zhuǎn)子有限元模型，對各部分參數(shù)如何影響轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速做出研究，并給出幾種具有較

2、高準確率的等效建模方法。本文的主要工作如下:
　　(1)從理論角度詳細闡述轉(zhuǎn)子軸系的振動形態(tài)機理、渦動頻率以及臨界轉(zhuǎn)速，并對彈性支承單元盤轉(zhuǎn)子的彎曲振動模型運動微分方程進行推導。最后，基于集總參數(shù)法對600MW超臨界汽輪機組給水泵軸系進行離散簡化建模，并對滑動軸承支承特性進行等效。
　　(2)結(jié)合理論推導與模擬仿真，研究圓盤轉(zhuǎn)動慣量對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響。研究包含兩部分:一是研究轉(zhuǎn)子陀螺效應的產(chǎn)生機理，并詳細說明陀螺效應究竟如

3、何造成轉(zhuǎn)子模態(tài)頻率隨轉(zhuǎn)速變化而變化;二是研究轉(zhuǎn)子擺動慣性效應的產(chǎn)生機理，并詳細說明此特性對臨界轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的影響。
　　(3)研究整鍛、熱套葉輪與轉(zhuǎn)軸彎曲剛度之間的關(guān)系。首先對整鍛、熱套葉輪對轉(zhuǎn)軸彎曲剛度影響的特性進行分析，探究對該特性產(chǎn)生影響的變量，并將其歸納和總結(jié)。其次，根據(jù)各變量對特性影響規(guī)律，提出等效直徑建模法和彈性模量加強系數(shù)建模法，并結(jié)合大量的計算數(shù)據(jù)繪制出不同規(guī)格圓盤的等效直徑曲線和彈性模量加強系數(shù)曲線。最后，通過數(shù)據(jù)處

4、理軟件對各曲線進行公式擬合，歸納出具有高準確率多變量計算公式，為整鍛、熱套轉(zhuǎn)子等效剛度計算方法的研究奠定基礎(chǔ)。
　　(4)滑動軸承支承特性往往對臨界轉(zhuǎn)速的計算起到關(guān)鍵性作用。為此，本文通過理論分析和模擬仿真相結(jié)合的方式，提出一種應用于軸承?；瘯r更加符合實際情況的方法，即滑動軸承動態(tài)參數(shù)?；?，并應用此方法對轉(zhuǎn)子有限元模型臨界轉(zhuǎn)速進行計算。此外，結(jié)合軸承數(shù)據(jù)手冊和Matlab計算軟件，分析和對比了滑動軸承油楔數(shù)、負載以及寬徑比對油膜