轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析.pdf

1、轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械作為重要的能量轉(zhuǎn)換裝置，已廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域中，如能源動(dòng)力、機(jī)械制造、化工石油、礦山冶金和水利工程等重要經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門。轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性也因此受到了國內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。而動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)與前提便是模型的建立，模型的等效是否準(zhǔn)確與完善對計(jì)算結(jié)果的可靠性會(huì)產(chǎn)生直接影響。為此，本文以國產(chǎn)某600MW超臨界汽輪機(jī)組給水泵軸系為計(jì)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(zhǔn)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(xì)闡述轉(zhuǎn)子軸系的振動(dòng)形態(tài)機(jī)理、渦動(dòng)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(dòng)模型運(yùn)動(dòng)微分方程進(jìn)行推導(dǎo)。最后，基于集總參數(shù)法對600MW超臨界汽輪機(jī)組給水泵軸系進(jìn)行離散簡化建模，并對滑動(dòng)軸承支承特性進(jìn)行等效。
　　(2)結(jié)合理論推導(dǎo)與模擬仿真，研究圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)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(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，并詳細(xì)說明陀螺效應(yīng)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(dòng)慣性效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理，并詳細(xì)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(jìn)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(qiáng)系數(shù)建模法，并結(jié)合大量的計(jì)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(qiáng)系數(shù)曲線。最后，通過數(shù)據(jù)處

4、理軟件對各曲線進(jìn)行公式擬合，歸納出具有高準(zhǔn)確率多變量計(jì)算公式，為整鍛、熱套轉(zhuǎn)子等效剛度計(jì)算方法的研究奠定基礎(chǔ)。
　　(4)滑動(dòng)軸承支承特性往往對臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)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(yīng)用于軸承?；瘯r(shí)更加符合實(shí)際情況的方法，即滑動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)參數(shù)?；?，并應(yīng)用此方法對轉(zhuǎn)子有限元模型臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算。此外，結(jié)合軸承數(shù)據(jù)手冊和Matlab計(jì)算軟件，分析和對比了滑動(dòng)軸承油楔數(shù)、負(fù)載以及寬徑比對油膜