【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气轮机领域，具体涉及一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆及其设计方法。
技术介绍
1、目前，燃气轮机转子主要采用盘鼓式拉杆组合结构和焊接结构。其中，盘鼓式焊接转子对焊接技术要求高，仅在少数重型燃机转子中采用，而盘鼓式拉杆组合转子由于具有重量轻、刚度高、热惯性小的优点而为燃气轮机转子广泛采用。盘鼓式拉杆组合转子分为中心拉杆和周向拉杆式，其通过拉杆将各级轮盘预紧连接而成。可见拉杆为燃气轮机转子的关键部件，其可靠性直接关系到燃气轮机转子的安全。
2、燃气轮机转子的周向拉杆安装预紧力非常大，通常采用液压拉伸的方式安装，所以拉杆的拉伸端需要预留一段外螺纹用于拉杆安装时的拉伸，其增加了拉杆的外伸段长度和质量，如图1所示。由于周向拉杆平均分布于燃气轮机转子一定的节圆直径上，其在燃气轮机运行时时随轮盘一起绕转子轴线高速旋转，使得拉杆的外伸段搅动周围空气，带来鼓风损失，同时也产生较大的离心力，对拉杆产生附加弯矩，增加拉杆的弯曲应力。
技术实现思路
1、本专利技术目的在于：针对上述存在的问题，提供一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆及其设计方法。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，包括：拉杆和锥形螺母，拉杆两端部设置有外螺纹，且拉杆两端部直径大于拉杆中部直径，锥形螺母外立面呈锥形，包括大直径端和小直径端，锥形螺母套接于拉杆外螺纹处，且小直径端靠近拉杆轴线中心。
4、进一步的，拉杆在拉伸侧设置有与
5、进一步的，拉杆侧立面根据受力设置有凸台。
6、进一步的，与锥形螺母相接的透平轮盘处设置为与锥形螺母相匹配的斜面。
7、进一步的，一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆设计方法，包括以下步骤：
8、s1：根据燃气轮机转子冷态安装所需的总预紧力fcold，初步确定周向均布拉杆的数量n和直径d；
9、s2：根据燃气轮机转子轮盘的结构确定拉杆的节圆直径dp；
10、s3：设计拉杆的结构，应包括与轮盘拉杆孔配合的凸台、拉杆非拉伸侧和拉伸侧的螺纹；
11、s4：设计拉杆螺母的结构；
12、s5：建立拉杆组合转子轴对称有限元模型；
13、s6：建立拉杆组合转子三维有限元模型，计算燃气轮机在启动、满负荷运行和停机过程中拉杆的应力。
14、进一步的，步骤s5后检验设计是否合格，若不合格需返回步骤s1修改冷态安装的总预紧力、拉杆数量和直径。
15、进一步的，步骤s6后检验设计是否合格，对不合格的局部位置进行优化。
16、进一步的，步骤s1中单个拉杆冷态安装时的平均预紧应力σs＝4fcold/(πd2n)≤kσs，其中k为系数，取0.5～0.7，σs为拉杆材料冷态下的屈服强度。
17、进一步的，步骤s1中拉杆数量n优先取为3的整数倍。
18、进一步的，步骤s3中限制长度与直径比δ≤40。
19、综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
20、(1)减小燃气轮机拉杆外伸段带来的鼓风损失和对拉杆的附加弯曲应力；
21、(2)根据不同机组进行定制化设计，使透平轮盘之间达到最佳预紧力；
22、(3)采用锥形螺母，能够大大减小拉杆螺母在离心力作用下的径向滑移。
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1.一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：包括：拉杆和锥形螺母，所述拉杆两端部设置有外螺纹，且拉杆两端部直径大于拉杆中部直径，所述锥形螺母外立面呈锥形，包括大直径端和小直径端，所述锥形螺母套接于拉杆外螺纹处，且小直径端靠近拉杆轴线中心。
2.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述拉杆在拉伸侧设置有与拉杆同心的工艺孔，所述工艺孔内设置有内螺纹，所述内螺纹用于连接工艺拉杆进行预紧。
3.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述拉杆侧立面根据受力设置有凸台。
4.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：与所述锥形螺母相接的透平轮盘处设置为与锥形螺母相匹配的斜面。
5.一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆设计方法，应用于权利要求1－4中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述步骤S5后检验设计是否合格，
7.根据权利要求5中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述步骤S6后检验设计是否合格，对不合格的局部位置进行优化。
8.根据权利要求5中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述步骤S1中单个拉杆冷态安装时的平均预紧应力σs＝4Fcold/(πD2N)≤kσs，其中k为系数，取0.5～0.7，σs为拉杆材料冷态下的屈服强度。
9.根据权利要求5中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述步骤S1中拉杆数量N优先取为3的整数倍。
10.根据权利要求5中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述步骤S3中限制长度与直径比δ≤40。
...【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：包括：拉杆和锥形螺母，所述拉杆两端部设置有外螺纹，且拉杆两端部直径大于拉杆中部直径，所述锥形螺母外立面呈锥形，包括大直径端和小直径端，所述锥形螺母套接于拉杆外螺纹处，且小直径端靠近拉杆轴线中心。
2.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述拉杆在拉伸侧设置有与拉杆同心的工艺孔，所述工艺孔内设置有内螺纹，所述内螺纹用于连接工艺拉杆进行预紧。
3.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：所述拉杆侧立面根据受力设置有凸台。
4.根据权利要求1中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：与所述锥形螺母相接的透平轮盘处设置为与锥形螺母相匹配的斜面。
5.一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆设计方法，应用于权利要求1－4中所述的一种燃气轮机转子内螺纹拉伸式周向拉杆，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：高进，龚军军，成露，黄涛，屈江吉，赵仕志，方宇，孔祥林，艾松，陈晓平，冯国益，鲁霖，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：
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