机械工程学报

作者：太兴宇, 杨树华, 马辉, 张勇, 褚福磊

单位：1. 沈阳鼓风机集团股份有限公司研究院 沈阳 110869;2. 清华大学机械工程学院 北京 100084;3. 大连理工大学能源与动力学院 大连 116024;4. 东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819

关键词：叶尖碰摩,数值分析,试验研究,转子系统,稳态和瞬态响应；

基金：《天然气液化用大型混合冷剂压缩机研制》项目（工信部联装[2014]500号）、中青年科技创新人才支持计划（RC180150）和国家自然科学基金（11772089，U1808214）资助项目。

针对透平机械中叶尖碰摩诱发的转子系统振动问题，基于转子-叶片-定子耦合系统模型，通过对叶尖碰摩过程的数学表征，采用谐波平衡法和Newmark-β法，分别对转定子的稳态响应和瞬态响应进行数值计算，并分析了不同参数对系统振动响应的影响。通过分析发现，叶尖碰摩下的转定子稳态响应会呈现出“硬式”非线性特征；偏移量增加会导致峰值偏移提前，非线性特征更明显；接触刚度增加使得系统的振动加剧，并且离散性增加；叶片数增加后，“削峰”现象更加明显。由于定子的约束，系统的瞬态响应峰值明显被限制了，同时，在过临界转速后，系统会出现一个不稳定运动，使得系统振动出现瞬时增加。除了仿真分析，还基于转子-叶片碰摩试验台，对叶尖单侧碰摩下的转子和定子振动位移进行了测试。从测试结果可知，转轴的振动响应也会体现叶片的振动特征，而从定子的振动响应中可以看出由于转子涡动导致的频率调制现象。

来源：2019年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2019年第19期