Повышение вибрационной надежности двухконсальных роторов турбомашин

• Автор: Заляев, Ринат Равилевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 193 с. : ил.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМ ПОВЫШЕНИЯ

ВИБРАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ДВУХКОНСОЛЬНЫХ РОТОРОВ ТУРБОМАШИН

1.1. Общая характеристика вибрационного состояния

двухконсольных роторов турбомашин

1.2. Методы расчета вынужденных колебаний роторов турбомашин

1.3. Методы балансировки роторов турбомашин

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ ДВУХКОНСОЛЬНОГО РОТОРА ТУРБОМАШИНЫ

2.1. Математическая модель расчета АЧХ и упругих линий ротора 3

турбомашины
2.2. Учет влияния характеристик подшипников скольжения на
динамику ротора
2.3. Сравнение расчетных данных с результатами расчетов и
экспериментов других авторов
3. ПОВЫШЕНИЕ ВИБРАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ
РЕАЛЬНЫХ ДВУХКОНСОЛЬНЫХ РОТОРОВ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ИХ ДИНАМИКИ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ НАГРУЗОК И ХАРАКТЕРИСТИК ПОДШИПНИКОВ
3.1. Анализ динамики ротора реального ГТД
3.1.1. Математическая модель расчета осевых газодинамических сил,
действующих на ротор

3.1.2. Расчеты осевых сил, АЧХ и рекомендации по повышению
вибрационной надежности ротора
3.2. Анализ динамики ротора реального ДКА
3.2.1. Математическая модель расчета радиальных газодинамических
сил, действующих на ротор, их влияние на динамику ротора
3.2.2. Влияние осевых газодинамических сил на работу упорного
подшипника
3.2.3. Рекомендации по повышению вибрационной надежности ротора
3.3. Анализ динамики ротора реального МЦК с учетом внешней
радиальной силы, действующей в зубчатом зацеплении, и рекомендации по повышению вибрационной надежности
4. ПОВЫШЕНИЕ ВИБРАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ
ДВУХКОНСОЛЬНЫХ РОТОРОВ ПУТЕМ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДА БАЛАНСИРОВКИ
4.1. Алгоритм, программа и примеры расчетов корректирующих масс
при балансировке реальных роторов ТМ
4.2. Методика и оснастка для низкочастотной балансировки
двухконсольных роторов ТМ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
Расчет погрешностей
Акты внедрения
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
А,- - исходная вибрация в ой плоскости измерения;
В у - вибрация в /-ой плоскости измерения при установке в у-ой плоскости коррекции пробной массы и/,
В — ширина клинообразующего скоса;
Соп, Коп, Суп, Куп - коэффициенты жесткости и демпфирования масляного слоя, соответственно, опорных и упорных подшипников скольжения;
£7- изгибная жесткость вала; е - эксцентриситет шипа вала в опорном подшипнике;
Ко— полярный (осевой) момент инерции насаженного диска;
К/— экваториальный (диаметральный) момент инерции диска относительно центральной оси; т — масса насаженного диска;
£е - возмущающая сила от неуравновешенности;
Рс - упругая реакция вала;
Р — гидродинамическое давление;
Р1 - коэффициент несущей способности /-го клинообразующего скоса; ЯА, Яв - реакции опор А и В ротора; г - динамический прогиб консоли вала;
5 - центр масс насаженного на ротор РК или диска; и боковые зазоры РК компрессора;
- суммарная осевая сила;
Тх, Ту - внешние осевые и радиальные силы;
и(х,0, у(х,0 - проекции прогиба осевой линии вала на плоскости ху и хг, соответственно;
/г,- — текущее значение толщины смазочного слоя в рассматриваемой точке /-го клинообразующего скоса подшипника;
и ц — температура и коэффициент динамической вязкости смазки в рассматриваемой точке;

части которых зеркально-симметричны, и способны воспринимать осевую нагрузку в противоположных направлениях (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Схема ротора с единым опорно-упорным узлом
Для нахождения коэффициентов жесткости и демпфирования смазочного слоя опорных и упорных подшипников скольжения с клинообразующими скосами разработана математическая модель, описывающая неизотермическое течение смазки в смазочном слое подшипника [26].
Решаются уравнения Рейнольдса и энергии, описывающие распределение давления и температуры в смазочном слое [75, 76, 77, 79]. В безразмерной форме для опорного подшипника (рис. 2.7) они имеют следующий вид:
д ' И3 дР д Ь3 дР
дг р дг 1 д(р р дер
И К дР 2 12 -р дер
Э/ _ р И
дер Ъ 2-р
, дН ■о
д(р ’

д(р
(2.18)
(2.19)
где Л=
2Я-0К
; р-р/рр (р=ср/вк; г=2г/В; /г =/гг//г^/ >' Р=Р-И21 /ргО)-Я.2-вк;
} =С}-р1-к2[ -(М) /р^-со-Я2-9К ; Ы — текущее значение толщины смазочного слоя в рассматриваемой точке /-го клинообразующего скоса подшипника; /, р — температура и коэффициент динамической вязкости смазки в рассматриваемой точке; С/, р{ — теплоемкость и плотность смазки при температуре //, Р1 — температура и коэффициент динамической вязкости смазки на