大型透平膨脹機轉子動力學分析及葉輪強度分析.pdf

1、本文以杭州市科技發(fā)展規(guī)劃項目《大型透平膨脹機組的設計、優(yōu)化與制造》為依托，研究目前國內自行設計制造的最大透平膨脹機(50000m3/h(氧))的轉子動力學特性，進行膨脹輪和增壓輪的葉輪強度有限元分析，藉此探索一條適合我們的大型透平膨脹機的設計分析之路，以提高設計效率，增加產品的可靠性，為今后更大規(guī)模的設計奠定基礎。 針對某大型透平膨脹機主軸的結構特點，本文首次提出三棱軸段的單元運動方程；并基于有限元法，用MATLAB軟件開發(fā)了專

2、門的轉子動力學計算軟件。該軟件綜合考慮了葉輪的陀螺力矩與轉動慣量、主軸的轉動慣量和滑動軸承的油膜剛度與阻尼等因素，且適用于剛性支承和彈性支承這兩種不同的支承方式。同時，所需轉子參數均從軟件外部文檔輸入，極大地方便轉子結構的優(yōu)化與再設計。經算例驗證，軟件計算的臨界轉速與不平衡響應值與理論計算值非常接近，這表明該軟件具有極高的計算精度。應用于某大型透平膨脹機的轉子動力學計算中取得了較理想的結果，軟件計算的轉子臨界轉速很接近國外的經驗臨界轉速

3、，這表明該軟件可用于解決工程實際問題，對轉子動力學的研究有一定的參考價值。 本文分析了過盈配合、溫度差與旋轉離心力三者共同作用下的葉輪強度，考慮葉輪與主軸是溫差法過盈裝配，利用溫度的變化處理過盈配合；考慮葉輪工作時進出口溫差比較大，記入了溫差引起的熱應力。有限元分析結果表明，考慮過盈配合和溫差應力后，膨脹輪的最大應力在輪盤與主軸配合的圓周表面，且比只考慮離心力作用時的最大應力值大的多；增壓輪的最大應力也比只考慮離心力作用時的最大