燃?xì)廨啓C(jī)彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著國(guó)家對(duì)裝備制造的不斷重視，在最近出臺(tái)的十大產(chǎn)業(yè)振興計(jì)劃中，裝備制造業(yè)作為國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著非常重要的作用。燃?xì)廨啓C(jī)作為裝備制造業(yè)重大設(shè)備，其容量不斷增大，旋轉(zhuǎn)速度不斷提高，由于盤(pán)軸耦合作用引發(fā)的轉(zhuǎn)子振動(dòng)問(wèn)題日益突出，因此研究彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性有重要的工程意義。
　　本文首先利用模態(tài)綜合法建立了多彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程，分析比較了彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)和剛性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)模型的固有

2、特性的差異，得出由于圓盤(pán)彈性對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有頻率和振型的影響:盤(pán)軸耦合振動(dòng)將使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有頻率降低，隨著自轉(zhuǎn)角速速增大，其效果更加明顯。在單彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子的基礎(chǔ)上，分析了雙彈性盤(pán)-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，得到了雙彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有振型，并討論了雙盤(pán)之間間距對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)固有頻率的影響。
　　考慮到capone模型具有較好的收斂性和數(shù)值精度，本文采用capone模型模擬滑動(dòng)軸承的油膜力，并利用虛功原理和模態(tài)綜合法建立了含有

3、油膜反力的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)微分方程，使用Runge-Kutta方法對(duì)該滑動(dòng)軸承-彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行非線性動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算，討論了自轉(zhuǎn)角速度對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性的影響，得出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中不同點(diǎn)進(jìn)入混沌狀態(tài)的順序。
　　由于Muszynska模型具有較好的概括性及較大的適用范圍，本文采用Muszynska模型模擬轉(zhuǎn)子系統(tǒng)所受到的非線性氣流激振力，通過(guò)虛功原理和模態(tài)綜合法建立了受到氣流激振力作用的彈性盤(pán)-柔性軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)

4、方程，并使用Runge-Kutta方法對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值仿真分析，討論了自轉(zhuǎn)角速度、偏心量、支撐剛度、支撐阻尼以及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)幾何參數(shù)等對(duì)于系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
　　利用矢量力學(xué)的方法表述了受基礎(chǔ)激勵(lì)的懸臂旋轉(zhuǎn)彈性薄板的空間位移，采用基爾霍夫薄板假設(shè)、哈密頓原理和梁函數(shù)組合法建立了受基礎(chǔ)激勵(lì)的懸臂旋轉(zhuǎn)彈性薄板的動(dòng)力學(xué)模型。利用正則攝動(dòng)方法對(duì)懸臂旋轉(zhuǎn)薄板在受正弦基礎(chǔ)激勵(lì)作用下的響應(yīng)進(jìn)行了分析，得到了彈性薄板振動(dòng)的解析解，并利用差分法對(duì)薄板

5、進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，通過(guò)對(duì)比解析解和數(shù)值解的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了解析方法的正確性。分析并得到了懸臂旋轉(zhuǎn)彈性薄板的固有頻率和固有振型。
　　本文綜合考慮了燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中常見(jiàn)的盤(pán)軸耦合特性、油膜力、氣流激振力，建立了較符合實(shí)際工況下的燃汽輪機(jī)盤(pán)軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，分析和討論了相關(guān)參數(shù)對(duì)于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性和穩(wěn)定性的影響，并且分析了受基礎(chǔ)激勵(lì)的葉片旋轉(zhuǎn)薄板模型的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中的力學(xué)問(wèn)題具有較全面的概括和分析，對(duì)于燃?xì)?/p>