飞机维修发动机维修专业毕业设计docWord格式.docx

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本文使用samcef/field软件的转子动力学分析模块对该转子叶片进行了分析计算。

根据机组实际运行的条件，计算了该机组转子具有较小的临界转速、稳态不平衡响应、叶片丢失瞬态响应等。

计算结果表明．临界转速安全系数合理；

转子系统选取的平衡量具有较小的振动幅值；

转子的瞬态响应结果验证了结构方案的合理性，转子系统具有较好的稳定性。

得出了此转子结构方案能保证低压涡轮压气机稳定运行的结论，从而为燃气轮机的可靠性、维修性、保障性提供了参考。

　　关键词：

低压涡轮；

强度；

转速；

振动；

可靠性

　　1前言

　　上世纪二十年代，德国人霍尔茨瓦特制成第一台实用的燃气轮机，其效率为13%、功率为370千瓦，自此之后，燃气轮机就逐渐进入了人们的生活领域。

燃气轮机、汽轮机、发电机及电动机等都是典型的旋转机械，都以转子作为工作主体。

转子连同轴承、支座等称为转子----支承系统。

机组运转时．转子系统常常发生振动，而振动产生噪声。

降低了机组的工作效率；

严重的振动会导致转子断裂，造成重大危害。

转子----支承系统的振动是多样的，包括转轴的扭曲振动、弯曲振动和轮盘叶片的振动等。

转轴的振动较为复杂，牵涉的因素较多。

转子动力学就是以转轴的弯曲振动作为主要研究对象的。

　　转子的不平衡量所引起的振动属于“强迫振动”，它的角频率和转动角速度相等。

对于高速转子，除了不平衡质量引起的振动以外，还有频率与转动角速度不相等的振动，称为“涡动”。

转子连接件配合面的摩擦、转轴的内阻、轴承油膜力或密封引起的气动力等都是产生涡动的因素。

理论上，转轴的这种涡动属于“自激振动”[1]。

涡动甚至可以破坏转轴或轴承。

　　本文研究的对象是该型燃气轮机低压涡轮压气机转子叶片，通过对转子----支承建模，使用samcef专业转子动力学分析软件，采用有限元素法分析了其转子动力学特性，包括转子的临界转速计算、稳态不平衡响应分析、转子稳定性分析等。

验证了其在工程应用方面的可用性及可靠性。

同时得出了分析其动力学特性的基本方法及结论。

　　2结构简介

　　该型燃气轮机低压涡轮压气机转子呈轴流轮毂式整体结构，它由9级低压压气机和l级低压涡轮组成，低压压气机与低压涡轮之问通过低压涡轮轴连接并以花键传递扭矩（见图1）。

0～8级低压压气机轮盘、叶片材料为钛合金；

低压涡轮盘、叶片材料为高温合金；

低压涡轮轴材料为马氏体不锈钢。

低压涡轮压气机转子呈3点支承结构。

前支承采用径向止推滚珠轴承，支承点位于压气机o级轮盘的前段，由弹性支承、挤压油膜阻尼器、滚珠轴承组成；

中间支承采用滚柱轴承．由挤压油膜阻尼器、滚珠轴承组成，支承点位于低压压气机后轴径后段；

后支承采用滚柱轴承，由弹性支承、挤压油膜阻尼器、滚珠轴承组成，支承点位于低压涡轮轴后段。

　　3计算模型

　　该型燃机低压涡轮压气机转子的3d模型较大，这将导致在网格划分以及计算过程中花费大量时间，因此我们对本机组的计算采用2d轴对称模型。

在总体直角坐标系下建立二维轴对称单元，其种类有3节点或高阶6节点的三角形单元、4节点或高阶8节点的四边形单元。

每个节点有9个自由度，前6个自由度与梁单元一样，分别为沿旋转轴线方向的拉伸和扭转，以及由弯曲而引起的其他2个方向的线位移和角位移。

另外，3个自由度与旋转轴的横截面变形有关，分别为拉伸引起的径向位移和弯曲引起的2个切向位移。

同时．使用这类单元可以很好地模拟转子的“涡动效应”。

　　建立总体直角坐标系（x,y,z）和局部圆柱坐标系（e1,z,e2）。

设定（u1,u2,u3,&

oslash;

1,&

2,&

3）为局部坐标系下的位移分量,将它们沿0向按傅立叶级数展开如下：

　　式中：

n为波数;

m为相数。

每个谐函数（n,m）对应1个结构的基本变形[2]。

　　低压涡轮压气机转子的压气机叶盘间的连接方式为焊接或螺栓紧固．涡轮叶盘与涡轮轴之间也是以螺栓紧固的方式连接，低压压气机与低压涡轮轴之间的连接为花键。

以此为依据进行整体建模。

低压涡轮压气机转子叶片较长，其质量及转动惯量都很大，会产生较大的离心力和回转力矩，这种回转效应会对转子的临界转速产生比较大的影响．叶片等效简化为集中质量加到计算模型中。

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2018-01-18

　　该型燃气轮机低压涡轮压气机转子呈轴流轮毂