汽轮机自带冠叶片接触碰撞系统谐波平衡解

《汽轮机自带冠叶片接触碰撞系统谐波平衡解》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第55卷第4期V01．55No．4汽轮机技术2013年8月TURBINETECHNOL0GYAug．2013汽轮机自带冠叶片接触碰撞系统的谐波平衡解王立刚，谭畅，陈涛(哈尔滨工程大学理学院，哈尔滨150001)摘要：针对汽轮机自带冠叶片的接触减振机理问题，考虑惯性力和气流激振力对叶片振动的影响，采用Hertz接触力模型和悬臂梁振动理论建立了自带冠叶片接触碰撞的动力学模型。利用Galerkin模态截断方法，截取系统第一阶模态，实现对悬臂梁系统的降维处理。对降维后的系统，采用谐波平衡法分别获得了系统在有阻尼和无阻尼情况下的解析解。所得结果为自带冠叶片接触碰撞问题的进一步研究提

2、供了理论依据。关键词：自带冠叶片；谐波平衡法；Hertz接触力；Galerkin模态截断分类号：TM31l文献标识码：A文章编号：1001—5884(2013)04-0247-04HarmonicBalanceSolutionofSteamTurbineIntegrallyShroudedBladeContactandImpactSystemWANGLi—gang，TANChang，CHENTao(CollegeofScience，HarbinEngineeringUniversity，Harbin150001，China)Abstract：Integrallyshrou

3、dedbladecontactmotionmodelwasestablishedbyusingHertzcontactforcemodelandcantileverbeamvibrationtheorybasedonintegrallyshroudedbladecontactdampingmechanismandconsideringtheeffectoftheinertialforceandtheair-exciting—vibrationforceactingontheblade．ThecantileverbeammodelwasdiscretedbyUsingGal

4、erkinmethod，andinterceptedthefirstordermodeofacantileverbeam，realizedtheprocessofreduceddimensionO1qcantileverbeamsystem．TheanalyticalsolutionswithandwithoutdampingarededucedbyHarmonicbalancemethod．Theobtmnedresultsforintegrallyshroudedbladecontactandcollisioncharacteristicsresearchprovid

5、esagoodtheoreticalbasis．Keywords：integrallyshroudedblade；harmonicbalancemethod；hertzcontactforce；galerkinmodaltruncation振机理进行全面深入的研究。0前言1自带冠叶片接触碰撞的动力学模型目前，世界上的汽轮机向着高参数、高性能、高可靠性的技术方向发展，汽轮机要接受更高的温度和更大的压力等恶设叶片为等截面悬臂梁弹性结构，叶冠间发生弹性接触劣工况的考验。其中叶片系统的故障严重威胁着汽轮机旋碰撞。如图1所示，设叶冠间隙为△，当叶冠横向振动位移超转机械系统的正常运行

6、，据统计约有40％的汽轮机事故是由过△时，冠间发生接触碰撞。假设碰撞过程中冠间接触面只于共振以及由此引起的高周疲劳损伤导致叶片失效而产生，发生弹性形变，并将叶冠间的接触碰撞看成弹性球与弹性体因此叶片系统的安全性和可靠性日渐突出。实践表明，的碰撞，弹性变形过程中产生的接触碰撞力包括非线性表面采用增加叶片阻尼的方法能有效降低叶片的振动，例如对长弹性力和非线性表面阻尼力。。，采用广义的Hertz接触力模叶片采用拉筋阻尼结构，对短叶片采用凸肩或围带阻尼结构型来描述冠间的接触碰撞力等。而自带冠叶片结构由于其良好的减振效果受到了广泛FR=FK(，dx／dt)+Fc(，dx／dt)的关

7、注，目前德国西门子公司和哈尔滨汽轮机厂有限责任公其中，是等效弹的非线性表面弹性力；是等效的非线性司均生产了利用这种结构减少叶片振动的汽轮机。而且这表面阻尼力；、dx／dt分别是碰撞物体的相对位移和相对速种叶片还有减少能量的耗散、方便安装与检修、制造精度要度。求低等优点。但目前对自带冠叶片的减振机理和减振采用等截面悬臂梁的连续体模型对叶片建模，在叶片上效果的理论研究却不够深入。因此，有必要对该类结构的减取微元d，可得叶片的动力学方程为．r，d、12．Q一／詈一fp+一，’一卜詈dx+[()一(，dx／dt)+Fc(，dx／dt)