带凸肩叶片非旋转状态减振特性试验

设计了一套能够准确施加凸肩接触面正压力的非旋转状态带凸肩叶片减振特性试验系统,并对该系统的设计要求、正压力的加载方案以及试验误差进行了说明.利用该试验系统对不同激振力、不同初始正压力、不同凸肩接触角度和不同凸肩位置下叶片的一阶弯曲振动特性进行了测试,分析了凸肩接触面正压力、凸肩接触角度及凸肩位置等重要参数对凸肩结构减振效果的影响规律.试验结果显示,对一定的激振力存在一个最优的接触面初始正压力使得凸肩减振效果最好;凸肩接触角度和位置使凸肩接触面相对运动越大,凸肩的减振效果越好.

等强度低损失阻尼凸肩的设计与应用

针对航空发动机叶片阻尼凸肩的工作特点,建立一种具有等强度、流线型凸肩型面的凸肩结构设计方法,并将该方法成功的应用于某高转速风扇叶片阻尼凸肩的结构设计中.应用结果表明,其设计方法工程实用性强,设计的凸肩结构具有重量轻、凸肩流道光滑、气流损失小、可靠性高等特点.

基于接触状态分析的叶冠阻尼评估与改进设计

采用基于接触状态分析的干摩擦阻尼结构设计方法,针对某型带冠涡轮叶片进行了阻尼评估与改进设计.接触状态包括接触形式和接触参数,通过接触形式从结构上判断结构设计的合理性;通过接触参数从力学性能上评价叶冠的阻尼效果.对叶片的动力特性、接触状态和振动响应进行综合评估分析,找出叶冠结构设计不足之处,并指出具体的改进措施,使叶冠的接触状态及振动响应得到一定的改善,并找到叶冠弦宽稳定工作范围.接触状态能够细致反映出叶冠工作状态下真实的接触情况,为叶冠结构设计和阻尼效果判定提供了更准确、详尽的参考依据.

汽轮机带冠叶片阻尼振动特性的有限元分析

根据汽轮机叶片外形特点,在3D建模软件Solidworks中建立Z型叶冠单叶、成组叶片及整圈叶片的实体模型,通过ALGOR软件的机械运动仿真(MES)功能,计算带冠叶片组在不同冠间间隙、不同激励频率和幅值下的碰摩减振规律特性,并对所得结果进行分析。结果表明:通过冠间相互碰摩可有效减小叶片振动,当冠间间隙介于0.2 mm到0.5 mm之间时,碰摩减振效果最好;外部激振力对旋转产生的动应力影响较小,在特定的间隙值下,随激振力的变化叶片应力峰值变化较小。这些结论对汽轮机末级叶片的设计有重要的指导意义。

自带冠叶片碰撞减振研究

建立自带冠叶片碰撞减振的力学模型和数学模型,用理论方法和试验方法研究碰撞减振效果与叶片结构参数之间的关系.研究结果表明,自带冠叶片碰撞减振具有很好的减振效果,其动应力水平与叶片负荷的关系很小,适合于中短叶片.并提出自带冠叶片的设计方法和可靠性准则,考虑非线性的影响.

汽轮机自带冠叶片碰撞减振的研究现状与发展

自带冠叶片冠间接触碰撞减振结构具有减振、方便安装与检修、制造精度要求低等优点,已广泛用于汽轮机设计制造并在多台汽轮机上安全运行多年,但目前对这种结构的减振机理和减振效果的研究却很不全面。结合国内外碰撞振动理论的研究成果,从自带冠叶片的碰撞振动特性、动力学模型、数值方法和实验研究等方面来介绍该领域的研究现状,着重阐述对该领域相关发展方向的一些看法,最后展望该领域以后需深入研究的几个关键问题。

基于谐波平衡法的带冠叶片接触碰撞减振特性研究

通过谐波平衡法建立了具有间隙的冠间接触碰撞的等效弹簧-干摩擦阻尼力学模型,得到表征汽轮机带冠叶片主要危险振型的三自由度集总参数模型,应用龙格-库塔法求解自带冠叶片的振动响应,并分析了冠间间隙、冠间接触角和冠间法向接触刚度对碰撞减振效果的影响.结果表明:汽轮机带冠叶片因冠间接触碰撞而具有很好的减振效果,但出现了多频谱成分和共振频率右移等现象;随着冠间间隙的减小,带冠叶片冠间碰撞减振效果变好,冠间接触碰撞对一阶振动的减振效果好于对二阶振动的减振效果;较大的冠间接触角对冠间接触碰撞在切向振动上的减振效果较好;较大的冠间法向接触刚度可使叶片冠间接触碰撞达到很好的减振效果.

涡轮带冠叶片共振频率分析

利用涡轮带冠叶片干摩擦阻尼减振试验系统,分析了阻尼块与叶冠间正压力、阻尼块材料和接触面积及激振力对叶片共振频率的影响。试验结果显示,在特殊正压力加载时,叶片共振频率产生漂移现象,在其它正压力加载条件下,叶片共振频率随正压力增大基本不变;阻尼块面积和材料在不同激振力范围,对叶片共振频率产生不同影响。另外,通过试验还获取了叶片共振频率随外部参数的变化规律及叶片共振频率的大致漂移量,其结果对带冠阻尼减振系统的设计和工程应用都具有参考意义。

带凸肩叶片的稳态响应计算及其阻尼减振分析

研究干摩擦理论在航空发动机叶片组振动控制方面的应用，着重分析带凸肩叶片的动力特性及凸肩干摩擦副的阻尼减振规律。在引入凸肩干摩擦非线性连接元概念的基础上，将固定界面模态综合法推广应用于带凸肩叶片组动力有限元模型降阶；提出用阻尼因子解决凸肩干摩擦阻尼大小的度量问题；在稳态特性数值计算中构造了两步迭代算法，改善了Ｐｉｃａｒｄ单步迭代法收敛性差的缺点。编制了相应的计算程序，完成两叶片系统计算模型的数值分析。

带冠叶片碰撞减振机理研究

通过对带冠叶片边界非线性条件的研究,建立了全新的带有碰撞阻尼的叶片三维实体单元有限元模型。对计算分析与试验结果进行了对比,验证了叶片的计算模型的计算精度,进而对两只平板叶片在不同间隙、激振力幅值和频率条件下的特性进行分析,结果表明:随着叶冠间隙、激振力幅值和激振力频率的增加,叶片出现明显的频谱分量;具有碰撞条件的叶片可以抑制外力做功,叶片动应力可以通过叶冠参数的调整进行控制。

汽轮机末级钛合金长叶片围带接触力分析

大型汽轮机末级钛合金叶片的自锁阻尼围带在运行中会发生接触面磨损的现象,减小了接触面之间的接触紧力,导致叶栅整体性和刚性削弱,对叶栅的阻尼减振效应产生了负面影响。为更好地分析和了解这一问题,建立了末级长叶片整圈阻尼围带的接触力分析模型,可对不同结构、不同磨损状态的长叶片围带接触紧力进行定量分析。用有限元方法对该模型进行了验证,结果表明分析结果与有限元结果基本相符,并基于结果提出维修建议,可为整圈围带力学特性相关问题研究提供借鉴。

核电汽轮机围带摩擦阻尼定量计算方法

针对目前由于无法定量计算核电汽轮机围带阻尼而只能凭经验设计叶片围带结构等技术难题,以四边形围带为例,基于谐波平衡法建立考虑摩擦系数、接触角、接触刚度、间隙、转速影响的围带宏观滑移迟滞摩擦模型,基于CN群论建立考虑围带内阻尼和刚度的转子系统动力学模型,提出利用瞬态响应幅值包络法定量计算不同工况下围带等效阻尼新方法。研究表明,摩擦系数、接触刚度、转速、间隙、接触角对围带内阻尼影响的敏感性依次降低;围带摩擦等效阻尼在工作转速下达到最优;应用所提出的等效阻尼计算法可优化围带各参数获得最优内阻尼自愈抑振效果,对指导转子系统设计具有重要意义。

带锯齿冠叶片振动特性的数值模拟

基于"滞后"弹簧摩擦模型,计算了不同转速下单个叶片和整圈叶片的固有频率和模态特性,分析了带锯齿冠叶片的干摩擦阻尼特性,并研究了转速对带锯齿冠叶片频率的影响.通过对叶冠间接触状态的分析,获得叶冠间的摩擦力和相对滑移量,并求出叶冠间的等效阻尼和等效刚度.在冠间接触区域,采用有限元分析软件中的Matrix 27弹簧阻尼单元模拟叶冠间阻尼和刚度,并对带锯齿冠叶片的动应力进行了分析.结果表明:带锯齿冠叶片间的干摩擦可有效抑制系统的振动,具有较明显的减振效果.

湿蒸汽激励下围带碰撞-摩擦阻尼计算方法

为解决现有计算方法不能定量计算出考虑围带间相对滑动速度影响的Z形围带碰撞-摩擦阻尼的难题,建立了考虑围带间相对滑动速度影响的Z形围带碰撞-摩擦阻尼模型,并提出相应的计算方法。采用此计算方法对某大型汽轮机低压末级转子系统振动特性进行分析,结果表明围带碰撞-摩擦阻尼能有效降低系统固有频率和不同工况激励下的振幅,且考虑围带间相对滑动速度和激励幅值沿叶高变化的影响会使围带阻尼减小。此外还采用此计算方法分析了带Z形围带的实验叶片组的振动响应,结果证明所提阻尼模型及计算方法是可行的。