浮動環(huán)密封-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)特性研究.pdf

1、隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械向著高速、高效、大跨距、大功率方向的發(fā)展,浮動環(huán)密封兩側(cè)承受的壓差增大,使得浮動環(huán)密封-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性日益凸顯。
　　傳統(tǒng)的浮動環(huán)密封研究中通常采用線性化的小擾動理論進(jìn)行分析和設(shè)計,其不能很好的描述系統(tǒng)的非線性特性,因而具有一定的應(yīng)用局限性。因此建立浮動環(huán)密封的非線性油膜力模型對于浮動環(huán)密封-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性分析具有重要意義。針對上述問題,本文對浮動環(huán)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其受力情況進(jìn)行了研究,建立浮

2、動環(huán)密封非線性油膜力近似解析模型,應(yīng)用該模型對浮動環(huán)密封-汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學(xué)特性進(jìn)行數(shù)值仿真,主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基于小間隙油膜潤滑雷諾方程,采用類似于短軸承模型假設(shè),考慮浮動環(huán)兩端的壓力邊界條件和間隙入口的流體Lomakin效應(yīng),建立了浮動環(huán)非線性油膜力模型,并對浮動環(huán)壓力分布及浮動環(huán)靜態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值仿真。
　　(2)建立了浮動環(huán)流動的三維模型,在此基礎(chǔ)之上對油槽浮動環(huán)間隙內(nèi)的流場進(jìn)行數(shù)值仿真研究,分

3、析了浮動環(huán)的中間周向油槽幾何尺寸及浮動環(huán)兩端壓差對油槽內(nèi)的壓力分布的影響;數(shù)值仿真研究了浮動環(huán)偏心率及油槽對浮動環(huán)泄漏量的影響規(guī)律。研究表明:浮動環(huán)的泄漏量隨著偏心率的增加而增大,而中間周向油槽能減小浮動環(huán)的泄漏量,且在保持油槽的深度或?qū)挾炔蛔儠r,隨著油槽深寬比的增加,浮動環(huán)的泄漏量呈逐漸減小的趨勢。
　　(3)基于建立的浮動環(huán)油膜力模型的基礎(chǔ)之上,結(jié)合有限元理論建立了浮動環(huán)密封-汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)模型并對其數(shù)值仿真研究,獲得

4、不同軸承支承剛度下汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、模態(tài)振型及動力學(xué)響應(yīng),分析了不同軸承支承剛度下浮動環(huán)油膜力對轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性的影響。
　　(4)基于已建立的浮動環(huán)密封-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)模型,數(shù)值仿真研究了浮動環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(長徑比、間隙比、潤滑油粘度、中間周向油槽的幾何尺寸)和浮動環(huán)兩端壓差對浮動環(huán)密封-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)響應(yīng)的影響,分析了浮動環(huán)密封-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性隨各影響因素的變化規(guī)律。研究表明,適當(dāng)?shù)臏p小浮動環(huán)的長徑比、潤滑油粘度或