基于Hirth齿连接刚度等效的中心拉杆转子建模方法研究

【作者】 黄淦彩； 刘超； 蒋东翔；

【机构】 清华大学能源与动力工程系；

【摘要】 拉杆转子因其质量轻、刚度大、强度高等诸多优点,已被广泛应用于重型燃气轮机。其中,中心拉杆转子通过一根中心拉杆将各轮盘压紧,拉杆提供的轴向预紧力使Hirth齿连接结构充分接触,实现定心和传扭功能。本研究针对中心拉杆转子轮盘间Hirth齿连接结构的特点,将总刚度分为结构宏观形状结构刚度和接触面微凸体接触刚度两部分,提出了一种考虑表面粗糙度的接触界面刚度模型,并分析了Hirth齿连接结构法向和切向刚度随预紧力和切向力的变化关系。进一步,基于上述考虑接触的Hirth齿连接刚度等效方法,建立了中心拉杆转子的有限元模型,对不同预紧力作用条件下的转子进行了模态分析,得出了预紧力对转子各阶模态及临界转速的影响规律。研究结果表明,该解析模型与有限元结果吻合较好,等效方法可以正确反映接触效应对转子动力学行为的影响,对Hirth齿连接的燃气轮机中心拉杆转子的设计和动力学特性分析提供了一定的理论参考。更多还原