循环对称支承板机座的自适应对中机理与最佳刚度匹配方法研究

重型燃气轮机的循环对称支承板机座的工作温度高、热变形量非常大，其可将导致轴承座中心严重偏离，使跨距巨大的转子轴线在循环对称支承板机座段发生偏离，最终将破坏转子轴线的平行度，发生不对中问题。这种不对中可使重载高速旋转轴系发生失稳，严重时将导致灾难性毁机事故。本研究以重型燃气轮机的透平承力缸为研究对象，对其进行参数化建模和多场耦合数值模拟，拟定循环对称支承板机座的热边界条件及其变化规律。拟用非线性动力学理论,研究循环对称支承板机座在多场耦合下的非线性动力学行为和自适应对中机理。研究循环对称支承板机座的动态响应结构优化方法,探索保证支承座中心标高和稳定性的最佳支承刚度计算方法。通过计入油膜刚度和阻尼，判断轴系过临界振幅和稳定性，建立转子-油膜-轴承-机座的最佳匹配刚度选择关系、动力学模型及相关计算方法和技术原形，为研究大型动力装备轴系稳定性提供科学依据。

大型燃气轮机实现其安全稳定运行是提高效率的前提，其轴系的动力稳定性是最关键环节，而支承整个轴系的则是RSS（Rotationally Symmetric Struts循环对称支承板）机座。大型燃气轮机的RSS机座的工作温度高、热变形量非常大，其可将导致轴承座中心严重偏离，最终将破坏转子轴线的平行度，发生不对中问题，可使重载高速旋转轴系发生失稳，严重时将导致灾难性毁机事故。大型燃气轮机的转子中心标高必须严格控制并高度保证转子轴线平行于水平线。但是，目前还没有与RSS机座和大型燃气轮机轴系相关的完整的设计方法、规范和制造技术原型等。但是，目前还没有包括RSS机座的大型燃气轮机轴系的设计方法、规范和制造技术原型等。本研究以大型燃气轮机的对RSS机座为研究背景，详细研究了RSS机座的结构优化方法、自适应对中机理、最佳支承参数匹配方法及动力稳定性。.首先对RSS机座整体热变形与冷热气通道进口温度之间变化关系进行了分析、探讨了温度场的分布规律。然后建立了多工况下约化热边界条件模型，揭示了RSS机座的热变形规律。.接着、建立了切向RSS机座的参数化建模方法并搭建了数值分析平台，实现了给定切向RSS机座基本参数后自动完成参数化建模并进行有限元网格划分、有限元数值分析的软件平台，这为RSS机座自动快速建模和分析提供了方便。.然后，建立了RSS机座与轴系最佳参数匹配及稳定性评价方法，提出了新的最佳参数匹配方法“穷举法”并编程搭建了RSS机座与轴系最佳参数匹配软件平台，从而解决了支承参数全局变化范围内的最佳参数匹配问题,最终拟定了稳定区域评价方法和设计规范。.同时，建立了RSS机座关键参数及拓扑结构与机座中心标高及共振频率之间的变化关系，从而揭示了RSS机座自适应对中机理。探讨了RSS机座拓扑结构优化设计方法，建立了RSS机座的拓扑结构与支承参数之间的变化关系，提出了新型RSS机座结构的设计方法。最后建立了RSS机座刚度、偏心率与稳定性之间的变化关系。.最后，用预应力模态分析中所产生的各阶模态振型作为当量静载荷对RSS机座建立了动态结构优化方法，通过对比分析验证了用预应力模态当量静载荷所进行的动态结构优化能够改善RSS机座固有频率、共振频率和动应力等动态特性。