圆柱瓦及椭圆瓦轴承—转子系统动力学特性研究

论文摘要

对于大型汽轮发电机组转子-轴承系统,滑动轴承非线性油膜力引起的转子-轴承系统油膜涡动及油膜震荡现象是突出问题,直接关系到实际机组的灾变防治和安全可靠运行。因此,迫切需要深入研究转子-轴承系统的非线性动力学特性和失稳机理,掌握系统特征参数对系统动力稳定性的影响规律。不同型式滑动轴承对转子-轴承系统动力学特性有很大的影响,圆柱瓦滑动轴承和椭圆瓦滑动轴承是大型汽轮机组常用轴承,因此有必要对圆柱瓦和椭圆瓦滑动轴承对系统动力特性影响进行深入对比、分析研究。首先,本文结合圆柱瓦和椭圆瓦滑动轴承油膜力模型,用有限元法建立了实际转子-轴承系统动力学模型,并研究了圆柱瓦和椭圆瓦滑动轴承油膜刚度和阻尼随转速变化规律。其次,针对圆柱瓦滑动轴承和椭圆瓦滑动轴承支承,进行了临界转速计算,不平衡响应特性分析,动力稳定性分析。并对不同支承下转子非线性动力稳定性随转子不平衡量、轴承长径比、润滑油粘度、间隙比、椭圆瓦轴承椭圆度的变化规律进行了仿真分析。对比两种不同滑动轴承对转子-轴承系统动力学特性影响。最后,通过实验研究了圆柱瓦轴承和椭圆瓦轴承支承下转子-轴承系统油膜涡动和油膜震荡现象,分析了系统油膜失稳规律,并对比了两种不同滑动轴承对系统稳定性影响。同时研究了不平衡量对不同支承下转子-轴承系统动力学特性的影响,验证了并与理论计算结果。研究结果可以为大型汽轮机组转子系统的设计和安全稳定运行提供理论和实践依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外转子-轴承系统稳定性研究现状
• 1.2.1 流体润滑理论发展
• 1.2.2 国外流体润滑轴承油膜力发展及研究现状
• 1.2.3 国内流体润滑轴承油膜力发展及研究现状
• 1.2.4 滑动轴承-转子系统非线性动力学分析方法
• 1.2.5 其他非线性转子动力学问题的研究
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 滑动轴承-转子系统动力学模型研究
• 2.1 引言
• 2.2 滑动轴承油膜力模型
• 2.2.1 滑动轴承润滑理论
• 2.2.2 圆柱瓦和椭圆瓦滑动轴承线性油膜力模型
• 2.2.3 圆柱瓦滑动轴承非线性油膜力模型
• 2.2.4 椭圆瓦滑动轴承非线性油膜力模型
• 2.3 实际转子-轴承系统动力学模型研究
• 2.3.1 600MW超临界汽轮机组转子实验台系统简介
• 2.3.2 转子系统模型
• 2.3.3 支承轴承动力特性系数
• 2.4 本章小节
• 第3章 圆柱瓦滑动轴承-转子系统动力学特性分析
• 3.1 引言
• 3.2 圆柱瓦滑动轴承-转子系统线性动力学特性分析
• 3.2.1 弯曲振动临界转速及振型计算结果
• 3.2.2 不平衡响应计算
• 3.2.3 圆柱瓦滑动轴承支承高中压转子线性稳定性分析
• 3.3 圆柱瓦滑动轴承-转子系统非线性动力学特性分析
• 3.3.1 圆柱瓦滑动轴承-转子系统非线性稳定性分析
• 3.3.2 圆柱瓦轴承-转子特征参数对系统稳定性影响
• 3.3.3 圆柱瓦滑动轴承-转子系统非线性稳定性分析结果
• 3.4 本章小节
• 第4章 椭圆瓦滑动轴承-转子系统动力学特性分析
• 4.1 引言
• 4.2 椭圆瓦滑动轴承-转子系统线性动力学特性分析
• 4.2.1 系统临界转速及振型计算结果
• 4.2.2 不平衡响应计算
• 4.2.3 椭圆瓦滑动轴承支承高中压转子线性稳定性分析
• 4.3 椭圆瓦滑动轴承-转子系统非线性动力学特性分析
• 4.3.1 椭圆瓦滑动轴承-转子系统非线性稳定性分析
• 4.3.2 椭圆瓦轴承-转子系统特征参数对系统稳定性影响
• 4.3.3 椭圆瓦滑动轴承-转子系统非线性稳定性分析结果
• 4.4 圆柱瓦和椭圆瓦对系统动力学特性影响对比分析
• 4.5 本章小节
• 第5章 实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验设备简介
• 5.3 圆柱瓦滑动轴承-转子系统动力特性实验研究
• 5.3.1 圆柱瓦滑动轴承-转子系统油膜震荡实验研究
• 5.3.2 转子不平衡量对系统振动特性影响实验研究
• 5.4 椭圆瓦滑动轴承-转子系统动力学特性实验研究
• 5.4.1 椭圆瓦滑动轴承-转子系统油膜震荡实验研究
• 5.4.2 转子不平衡量对系统振动特性影响实验研究
• 5.5 圆柱瓦及椭圆瓦轴承实验与理论对比分析
• 5.5.1 不同瓦块支承下转子系统临界转速对比分析
• 5.5.2 不同瓦块支承下转子系统不平衡响应特性对比分析
• 5.5.3 不同瓦块支承下转子系统稳定性对比分析
• 5.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢