本发明专利技术涉及一种等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，包括如下步骤：第一步：建立等效简化模型；第二步：对等效简化模型进行相似缩比设计，建立燃气轮机的相似缩比模型；第三步：对第二步所得的相似缩比模型进行修正和校核，提高相似缩比模型的精度；第四步：对第三步所得的相似缩比模型进行工艺设计，得到燃气轮机相似缩比试验件的设计方案。通过该方法设计的燃气轮机相似缩比试验件不仅可用于恶劣海况倾斜摇摆模拟试验，还可用于爆炸冲击等的模拟试验，且对于航空燃气轮机机匣、转子等结构的相似缩比试验件设计有一定的指导意义。意义。意义。
【技术实现步骤摘要】
等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法
[0001]本专利技术涉及燃气轮机试验装置
，尤其是一种等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法。
技术介绍
[0002]倾斜和摇摆是船舶在航行时遭遇的基本环境，是所有船用设备在其寿命期内必须满足的基本适应能力。这一运动状态反映了船用设备的使用特点，是船舶燃气轮机设计、制造、试验的基本环境条件之一。
[0003]由于燃气轮机轴承支撑的转子系统固定在船舶的船体上，船舶倾斜摇摆的特殊运动状态产生的低频大位移振动会通过船体传递给轴承支撑，然后经过轴承传递到转子系统。
[0004]为了提高船舶在倾斜摇摆等复杂海况下航行时的可靠性和安全性，有必要对倾斜摇摆工况下船舶燃气轮机转子、机匣、支承等结构的动力学特性进行深入分析和研究。
[0005]但受实际试验条件的限制，现有的倾斜摇摆台难以模拟真实的海浪环境，实际航行过程中的浪高一般能达数米高，而一般大型的摇摆台升降位移最大仅为0.5米左右。采用常规的摇摆台和燃气轮机模型进行测试难以获得精准的实验数据。
技术实现思路
[0006]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，通过将燃气轮机实物进行计算、简化、缩比，获得与摇摆台相适配的缩比试验组件，从而预估倾斜摇摆对真实的全尺寸结构的影响。
[0007]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]一种等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，包括如下步骤：
[0009]第一步：建立等效简化模型；
[0010]第二步：对等效简化模型进行相似缩比设计，建议燃气轮机的相似缩比模型；
[0011]第三步：对第二步所得的相似缩比模型进行修正和校核，提高相似缩比模型的精度；
[0012]第四步：对第三步所得的相似缩比模型进行工艺设计，得到燃气轮机相似缩比试验件的设计方案。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进：
[0014]燃气轮机实物简化为：低压转子、高压转子、动涡转子，以及对应的机匣、支撑件。第二步中，计算转子系统畸变相似模型设计参数相似比，计算公式如下：
[0015]η＝C
x
/C
R
[0016][0017]式中C
x
为轴向长度相似比，C
R
为半径相似比，η为畸变率，C
ω
为频率相似比，C
E
为弹性模量相似比，C
ρ
为密度相似比。
[0018]转子系统的低压转子相似缩比模型设计步骤如下：
[0019]建立等效模型阶段：简化低压转子，得到等效简化模型；对等效简化模型进行动力学仿真模拟计算与优化，并将模拟结果与燃气轮机原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；
[0020]建立相似缩比模型阶段：按照完全几何相似进行相似缩比设计，通过响应面优化对低压转子的相似缩比模型进行优化修正，得到修正后低压轴相似缩比参数，对优化后的低压转子相似缩比模型进行动力学仿真模拟计算，并将模拟结果与原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；
[0021]工艺设计阶段：在低压转子相似缩比模型的基础上，对低压转子的动力学相似缩比模型进行工艺设计及相似修正；并将低压转子原型和工艺设计后的缩比试验件进行仿真分析与对比，验证动力学特性。
[0022]简化低压转子外形具体步骤如下：
[0023]对低压转子进行分段，将结构相似的轮盘划分到一起形成等效圆盘；
[0024]通过转动惯量和质量的相互关系，结合软件中获取的每一段等效圆盘的质量和转动惯性数据，求得等效圆盘的厚度H和外径D，得到等效简化模型。
[0025]低压转子工艺设计具体包括如下步骤：
[0026]将低压转子设计为分段式，相邻两段低压转子通过止口配合定心，通过圆锥销进行轴向和周向定位；
[0027]低压转子轴段的直径、长度、壁厚与相似缩比模型保持一致；
[0028]在轴承安装位置设有轴肩，用于轴承轴向定位；
[0029]等效圆盘共有三个，将其中一个等效圆盘的位置进行调整，以保证缩比试验件与原型振型一致；
[0030]将中间位置的等效圆盘设计为锥齿轮，用作外部传动输入；
[0031]第三个等效圆盘与相似缩比模型保持一致。
[0032]高压转子相似缩比模型设计步骤如下：
[0033]建立等效模型阶段：简化低压转子，得到等效简化模型；对等效简化模型进行动力学仿真模拟计算与优化，并将模拟结果与燃气轮机原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；
[0034]建立相似缩比模型阶段：在高压转子等效简化模型的基础上，按照完全几何相似比1： 4的设计参数进行相似缩比设计；对高压转子的相似缩比模型进行响应面优化设计，得到修正后高压轴相似缩比参数；对优化后的缩比模型进行动力学仿真模拟计算，并将模拟结果与原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；
[0035]工艺设计阶段：在高压转子相似缩比模型的基础上，对高压转子的动力学相似缩比模型进行工艺设计及相似修正，对工艺改进设计后的高压转子缩比试验件进行动力学仿真模拟计算，并将模拟结果与原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；
[0036]工艺设计具体如下：
[0037]将四个等效圆盘中的末端轮盘设计为可拆结构，使用轴肩及圆螺母紧固；
[0038]将中间位置的等效圆盘设计为锥齿轮，用作外部传动输入；
[0039]将高压转子分为3段，端部两段与中间段间采用止口配合定心，用螺钉紧固；
[0040]高压转子轴段的总体直径、长度、壁厚与相似缩比模型保持一致；
[0041]在轴承安装位置局部设有轴肩，用于轴承轴向定位。
[0042]动涡转子相似缩比模型设计步骤如下：
[0043]建立等效模型阶段：略过简化步骤，对等效模型进行动力学仿真模拟计算与优化，并将模拟结果与原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；对相似等效模型进行动力学修正和优化设计，得到高压转子的动力学等效简化模型；相似等效简化模型与原型的前三阶临界转速和振型保持相似；
[0044]建立相似缩比模型阶段：在动涡转子等效简化模型的基础上，按照完全几何相似比1： 4的设计参数进行相似缩比设计，对动涡转子的相似缩比模型进行响应面优化设计，通过响应面优化对动涡转子的相似缩比模型进行优化修正，得到修正后动涡轴相似缩比参数；将动涡转子原型和优化后的相似缩比模型进行仿真分析与对比，验证动力学特性；
[0045]工艺设计阶段：在动涡转子相似缩比模型的基础上，对动涡转子的动力学相似缩比模型进行工艺设计及相似修正；并将模拟结果与原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；
[0046]工艺设计具体如下：
[0047]将动涡转子设计为3段式结构，每段之间采用止口配合定心，圆锥销紧定；
[0048]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步：建立等效简化模型；第二步：对等效简化模型进行相似缩比设计，建立燃气轮机的相似缩比模型；第三步：对第二步所得的相似缩比模型进行修正和校核，提高相似缩比模型的精度；第四步：对第三步所得的相似缩比模型进行工艺设计，得到燃气轮机相似缩比试验件的设计方案。2.如权利要求1所述的等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，其特征在于：燃气轮机实物简化为：低压转子、高压转子、动涡转子，以及对应的机匣、支撑件。3.如权利要求1所述的等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，其特征在于：第二步中，计算转子系统畸变相似模型设计参数相似比，计算公式如下：η＝C
x
/C
R
式中，C
x
为轴向长度相似比，C
R
为半径相似比，η为畸变率，C
ω
为频率相似比，C
E
为弹性模量相似比，C
ρ
为密度相似比。4.如权利要求1所述的等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，其特征在于，转子系统的低压转子相似缩比模型设计步骤如下：建立等效模型阶段：简化低压转子，得到等效简化模型；对等效简化模型进行动力学仿真模拟计算与优化，并将模拟结果与燃气轮机原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；建立相似缩比模型阶段：按照完全几何相似进行相似缩比设计，通过响应面优化对低压转子的相似缩比模型进行优化修正，得到修正后低压轴相似缩比参数，对优化后的低压转子相似缩比模型进行动力学仿真模拟计算，并将模拟结果与原型的数据进行对比分析，验证等效模型的正确性；工艺设计阶段：在低压转子相似缩比模型的基础上，对低压转子的动力学相似缩比模型进行工艺设计及相似修正；并将低压转子原型和工艺设计后的缩比试验件进行仿真分析与对比，验证动力学特性。5.如权利要求4所述的等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，其特征在于：简化低压转子外形具体步骤如下：对低压转子进行分段，将结构相似的轮盘划分到一起形成等效圆盘；通过转动惯量和质量的相互关系，结合软件中获取的每一段等效圆盘的质量和转动惯性数据，求得等效圆盘的厚度H和外径D，得到等效简化模型。6.如权利要求1所述的等效缩比燃气轮机倾斜摇摆试验装置的设计方法，其特征在于：高压转子相似缩比模型设计步骤如下：建立等效模型阶段：简化低压...
【专利技术属性】
技术研发人员：张再峰，曹春荣，唐祖定，贾新旺，季杰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所无锡分部，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。