彈塑性接觸和溫度分布對(duì)拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的影響研究.pdf

1、拉桿轉(zhuǎn)子是重型發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)常用的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式。在我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)自主化的過程中,具有非連續(xù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和復(fù)雜溫度分布的拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性是燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)容之一。本文以拉桿轉(zhuǎn)子為對(duì)象,研究粗糙表面的彈塑性接觸特性,提出具有溫度分布的轉(zhuǎn)子建模及動(dòng)力學(xué)分析方法。研究了考慮輪盤間彈塑性接觸的拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性,分析了軸向溫度分布對(duì)拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的影響,研究了周向不均勻溫度分布引起的拉桿轉(zhuǎn)子熱彎曲變形及其在快速起動(dòng)階段的振動(dòng)特

2、性,為燃?xì)廨啓C(jī)拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析提供研究方法和理論參考。主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　針對(duì)拉桿轉(zhuǎn)子輪盤間的接觸問題,采用有限元方法分析了微凸體彈塑性接觸特性,給出了適用范圍更大的微凸體彈塑性接觸模型,結(jié)合粗糙表面統(tǒng)計(jì)特性,建立了粗糙表面彈塑性接觸模型,進(jìn)而分析粗糙表面的彈塑性接觸特性。提出了表面形貌塑性指數(shù)和材料屬性塑性指數(shù),分別研究了表面粗糙度和材料屬性參數(shù)對(duì)粗糙表面彈塑性接觸面積和接觸載荷的影響規(guī)律。研究結(jié)果可以為粗糙表面彈塑性

3、設(shè)計(jì)分析提供理論參考。
　　為了分析軸向溫度分布對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的影響,基于傳統(tǒng)梁?jiǎn)卧蛦卧獌?nèi)部參數(shù)變化規(guī)律的多項(xiàng)式表達(dá)式,建立了考慮軸向變參數(shù)的梁?jiǎn)卧?。采用此模型建立錐形轉(zhuǎn)子有限元模型,分析了錐形參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速和振型的影響規(guī)律。結(jié)合材料楊氏模量隨溫度的變化規(guī)律,建立了具有軸向溫度分布的轉(zhuǎn)子有限元模型,分析了軸向溫度分布對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性的影響。提出的單元模型可以為具有軸向變參數(shù)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性分析提供新的研究方法。
　　

4、針對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子熱彎曲問題,采用有限差分法分析了轉(zhuǎn)子橫截面溫度分布,根據(jù)變形等效原理,建立了轉(zhuǎn)子橫截面溫度分布的等效熱彎矩,分析了不同周向溫差的軸向分布形式下轉(zhuǎn)子的熱彎曲變形。通過仿真計(jì)算了熱彎曲轉(zhuǎn)子在快速起動(dòng)過程中的振動(dòng)特性,分析了熱彎曲和不平衡組合下的復(fù)雜振動(dòng)現(xiàn)象。研究了快速起動(dòng)結(jié)束后轉(zhuǎn)子熱彎曲衰減過程中轉(zhuǎn)子振幅的變化規(guī)律。研究結(jié)果可以為燃?xì)廨啓C(jī)快速熱起動(dòng)階段振動(dòng)特性分析和診斷提供理論依據(jù)。
　　基于粗糙表面彈塑性接觸模型,分

5、析了拉桿轉(zhuǎn)子輪盤間彈塑性接觸剛度,建立了考慮彈塑性接觸的拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)模型,研究了拉桿轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性及影響因素。結(jié)合轉(zhuǎn)子軸向溫度,分別研究了軸向溫度分布引起的熱膨脹和材料屬性變化對(duì)拉桿轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速的影響特性。分析了拉桿轉(zhuǎn)子的熱彎曲變形特性,研究了熱彎曲拉桿轉(zhuǎn)子在快速起動(dòng)過程中的振動(dòng)特性。
　　設(shè)計(jì)拉桿拉緊力測(cè)定試驗(yàn)裝置,測(cè)定了不同擰緊力矩下拉桿的拉緊力,并與經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行對(duì)比分析。為了減小拉桿轉(zhuǎn)子組裝過程中拉桿拉緊力之間的差別,采用