分布拉杆转子动力学建模与分析

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1、第52卷第1期汽轮机技术V0I_52No．12010年2月TURBINETECHNOLOGYFed．2010分布拉杆转子动力学建模与分析何鹏，刘占生，张广辉，冯永志(1哈尔滨工业大学能源学院，哈尔滨150001；2哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：通过接触力学建立了分布拉杆转子轮盘间接触的等效弯曲刚度的表达式，进而分析了等效弯曲刚度随偏转角和拉紧力的变化规律；同时将等效弯曲刚度添加到拉杆转子模型中并进行数值仿真，进而得到分布拉杆转子临界转速随等效弯曲刚度的变化趋势。研究结果表明：等效弯曲刚度与转角间并不始终是线性关系，当转角达到某一值后，等效弯曲刚度随转

2、角变化呈指数式变化；同时拉杆转子随拉紧力的增加，临界转速增加较多。关键词：接触；刚度；拉杆转子分类号：TK474．7+2文献标识码：A文章编号：1001-5884(2010)O1-0004-05DynamicModelingandAnalysisofDistributedRodFasteningRotorHePeng，LiuZhan·sheng，ZhangGuang·hui，FengYong—zhi(1HarbinInstituteofTechnology，SchoolofEnergyScienceandEngineering，Harbin150001，China；2Har

3、binTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Basedoncontactmechanicsanalysis，theequivalentbendingstifnessequationofthecontactbetweenrodandfasteningrotordiscsareestablished，andthebendingstifnessdiferswiththedeflectionofdiscsandtighteningforceareanalyzed；thenthebendingstifnessisadded

4、totherodfasteningrotorandthemodelissimulatedbynumericalmethod．Thetendencyoftherodfasteningrotorcriticalspeedswhichvarywiththeequivalentbendingstifnessisobtained．Theresultsindicatethattherelationshipbetweenequivalentbendingstifnessandthedeflectionofdiscsisnotalwayslinear．Whenthedeflectionof

5、discsreachesacertainvalue，thebendingstifnessvarieswiththedeflectionexponentially；atthesametime，withtheincrementofthetighteningforce，thecriticalspeedsofrodfasteningrotorincreasesignificantly．Keywords：contact；stifness；rodfasteningrotor引入接触单元来考虑接触效应。施丽明等通过实验研究0前言了接触面不同粗糙度对拉杆转子临界转速的影响，结果表明接触表面

6、的粗糙度对转子的临界转速影响较小．1o_。分布式拉杆转子具有刚度大、强度高、重量轻、易于拆装运用文献[4，7]中的拉杆转子轮盘问作用力的力学模及实现冷却通道等方面的优势，被广泛应用于航空燃气轮机型，从粗糙表面接触分析人手，建立了轮盘问接触处的抗弯及重型燃气轮机中。目前，在世界上几个重要的重型燃气轮曲刚度与预紧力的关系式，并分析了接触面间抗弯曲刚度随机生产商(如GE和三菱)都采用分布式拉杆转子的结转角和预紧力的变化规律。在得到轮盘问接触刚度后，采用构一。有限元方法计算了考虑轮盘间接触效应的模型拉杆转子，得分布式拉杆转子通过拉杆将各级叶轮轮盘压紧组装在到了分布拉杆转子临界转速随

7、等效刚度的变化规律。一起，拉杆一般有十几根，分布在叶轮轮盘周向某一半径处。分布式拉杆转子在结构上不是一个连续的整体，而传统的连1分布拉杆转子模型的建立续转子的建模方法没有考虑拉杆转子的结构特点，因此在分析分布拉杆转子动力学分析特性过程中若采用连续转子的拉杆转子在结构上具有以下几个特点：(1)转子不是一建模方法，会导致计算结果存在较大误差。为此，饶柱石等个连续整体；(2)各级叶轮轮盘之间存在止口结构，限制了轮根据拉杆转子的结构特点，建立了拉杆转子轮盘间作用力的盘之间的平移自由度，叶轮轮盘只具有转动自由度；(3)转子力