燃气轮机转子系统支承刚度阻尼匹配的研究

高速气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数研究（可编辑）硕士学位论文高速气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数的研究NUMERICAL STUDY OF THEDYNAMIC-STIFFNESS AND DYNAMIC-DAMPINGCOEFFICIENTS OF HIGH-SPEED GAS BEARINGS李亚轩哈尔滨工业大学2011 年 12 月国内图书分类号: TH133.36 学校代码: 10213国际图书分类号:621.1密级 : 公开工学硕士学位论文高速气体轴承的动态刚度和动态阻尼系数的研究硕士研究生 : 李亚轩导师 : 杜建军副教授申请学位 : 工学硕士学科、专业 : 机械工程所在单位: 深圳研究生院答辩日期 : 2011 年 12 月授予学位单位 : 哈尔滨工业大学Classified Index: TH133.36U.D.C:621.1Dissertation for the Master Degree of EngineeringNUMERICAL STUDY OF THEDYNAMIC-STIFFNESS AND DYNAMIC-DAMPINGCOEFFICIENTS OF HIGH-SPEED GAS BEARINGSCandidate: LiYaxuanSupervisor: Associate Prof. Du JianjunAcademic Degree Applied for: Master of EngineeringSpecialty: Mechanical EngineeringAffiliation: Shenzhen Graduate SchoolDate of Defence: Dec, 2011Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute ofTechnology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要气体轴承具有摩擦小、工作转速高、精度高和工作范围局限小等优点 ,因此已经在精密电子、航空航天和医疗器械等方面得到了广泛的使用。

舰用燃气轮机压气机转子动力特性研究龚建政;姜荣俊;余又红;贺星【摘要】The finite element model of compressor rotor of marine gas turbine was buih. Mode analysis of the rotor was done and critical speed and unbalance response of rotor were calculated. Influence on dynamic characteristics of rotor by increase in stiffness was analyzed. The results show the rotor is a rigid rotor. Vibration behavior of rotor is affected mainly by first mode. Critical speed of rotor is 12825drain. Unbalance response of rotor is most sensitive to unbalance at 4th disc. Results also show that critical speed of rotor is not sensitive to stiffness change, which yet has an effect on unbalance response of rotor. The conclusion provides references for optimization design of the rotor.%建立某型舰用燃气轮机压气机转子的有限元模型，对转子的动力学特性进行研究。

计算了转子的固有频率和振型，求解了转子的临界转速和不平衡响应，并就转子前支承刚度变化对转子临界转速和不平衡响应的影响进行了分析。

转子动力学研究的回顾与展望一、本文概述转子动力学，作为机械工程和航空航天工程领域的一个重要分支，主要研究旋转机械系统中转子的运动特性和稳定性问题。

随着科技的不断进步和工业的快速发展，转子动力学的研究不仅在理论层面取得了显著的突破，更在实际应用中发挥了不可替代的作用。

本文旨在全面回顾转子动力学的发展历程，总结其研究现状，并在此基础上展望未来的研究方向和潜在的应用前景。

文章将首先回顾转子动力学的起源和发展历程，介绍其从早期的线性理论到现代的非线性、多体动力学理论的演变过程。

接着，本文将综述转子动力学的主要研究内容和方法，包括转子系统的建模、稳定性分析、振动控制等方面，并重点分析当前研究的热点和难点。

在此基础上，文章将展望转子动力学未来的发展趋势，探讨新的理论方法和技术手段在转子动力学研究中的应用前景，以期为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示。

二、转子动力学研究的回顾转子动力学，作为机械工程和航空航天领域的重要分支，其研究历史可追溯至19世纪末期。

自那时起，科学家们就开始了对旋转机械中转子行为特性的探索，以优化其性能并减少故障。

在20世纪早期，转子动力学主要关注转子的平衡问题，即如何通过设计和加工消除不平衡引起的振动。

随着工业技术的进步，转子的尺寸和速度不断增加，其动力学行为变得更为复杂。

因此，研究者开始关注转子的临界转速、稳定性以及振动控制等问题。

到了20世纪中后期，随着计算机技术的飞速发展，转子动力学的研究方法发生了革命性的变化。

数值分析、有限元法等计算方法的引入，使得研究者能够更准确地模拟和分析转子的动态行为。

同时，实验技术的进步也为转子动力学研究提供了更多手段。

进入21世纪，转子动力学的研究领域进一步拓宽。

除了传统的旋转机械外，还涉及到了风力发电机、燃气轮机、航空发动机等新型旋转机械。

随着对非线性动力学、混沌理论等的研究深入，转子动力学的理论体系也在不断完善和丰富。

回顾转子动力学的发展历程，我们可以看到其从简单的平衡问题发展到复杂的动力学行为分析，从单一的实验手段发展到多元化的研究方法。

燃气轮机中振动问题的分析与优化设计燃气轮机是一类常见的热力设备，广泛应用于电力、工业和航空领域等。

然而，现实生产过程中燃气轮机的振动问题成为了制约其性能和寿命的重要因素。

因此，探究其振动问题并进行优化设计是十分必要的。

一、燃气轮机的振动问题燃气轮机作为高速旋转机械，其运行状态下一定会产生振动，这是不可避免的。

同时，其振动也为我们提供了重要的机械信息。

振动可分为径向振动、轴向振动和周向振动三种类型。

其中，径向振动和周向振动对燃气轮机的运行稳定性影响较小，而轴向振动对其运行会造成比较大的影响。

首先，燃气轮机的转子系统会因受力不平衡而产生轴向振动，因此需要加装平衡质量来弥补受力不平衡的缺陷。

其次，燃气轮机在运行过程中会因受到摩擦力和流体动压力的影响而产生旋涡振动，这种振动会对转子系统和连接结构产生明显的影响，因此需要对其进行优化处理。

除此之外，燃气轮机还存在着共振问题。

共振是指振动系统在受到特定的激励时，振动幅度逐渐增加，直至达到最大值。

一旦发生共振，其对燃气轮机的破坏会十分严重。

因此，燃气轮机的设计中也要特别注意防止共振的发生。

二、燃气轮机振动问题的优化设计优化设计是为了减少燃气轮机振动幅度，提高其运行效率和寿命。

优化设计可以从以下几个方面进行考虑：1.设计燃气轮机的结构通过在设计过程中增加支撑点、调节旋涡振动、减小共振频率等方式，优化燃气轮机的结构，以提高其运行效率和稳定性。

在设计过程中需考虑到结构的刚度、资料的抵挡力、使用条件等因素，设计合理的结构和零件，以减少振动幅度。

2. 加装平衡质量加装平衡质量是为了减少燃气轮机受力不平衡而导致的振动。

在加装平衡质量时，应保证质心与机轴中心在同一直线上，并且不影响转子旋转平稳。

此外，应对平衡质量与旋转机械的固有频率进行匹配，以达到最佳防振效果。

3.改进转子系统改进燃气轮机的转子系统也是优化设计的一种方式。

通过使用新的轻量化材料来替换旧材料，改善转子设计，可以有效地减小燃气轮机振动幅度。