透平叶片干摩擦阻尼减振研究综述

利用干摩擦阻尼对叶片进行减振是一种简单而又行之有效的方法,广泛应用于航空发动机、电站汽轮机、燃气轮机等涡轮机的叶片上。结合国内外研究成果,本文从阻尼叶片结构分析模型、接触面摩擦模型、接触运动学模型、干摩擦阻尼叶片响应求解方法等几个方面来介绍该领域目前的发展状况,阐述了常见的各种模型及分析求解方法的利弊,最后展望该领域值得更进一步深入研究的几个关键问题。     

叶片干摩擦阻尼减振技术研究综述

采用干摩擦阻尼结构抑制燃气轮机叶片振动的方法得到国内外学者的广泛关注。从动力学模型建立、非线性振动稳态响应求解方法和阻尼减振试验等方面对叶片干摩擦阻尼减振技术进行了较为详细的综述,总结了干摩擦阻尼减振技术在理论计算和试验设计方面的研究现状,分析了干摩擦阻尼减振的影响因素,提出了阻尼减振技术所存在的技术困难。最后,归纳了国外阻尼减振技术的新思路、新方法,提出了叶片干摩擦阻尼减振技术在未来的应用前景和发展方向。     

阻尼叶片动力特性研究

本文研究了干摩擦阻尼器对阻尼叶片动力特性的影响，带有阻尼结构的叶片系统是一个非线性动力系统，文中推导了干摩擦阻尼力的实用矩阵表达式，给出了相应求解此非线性动力问题有限元方法，根据文中所给的方法分析了两片正在服役的真实叶片，从分析结果总结出了几个影响阻尼叶片动力特性的阻尼器的主要参数，并得出：由于使用了阻尼器，外力的频率和幅值都可以影响阻尼叶片的动力特性。     

阻尼连接叶片的实验研究

介绍了阻尼叶的实验装置，测试及测试方法，分析了测试结果和实验中所观察到的现象，得出叶片摩擦来减振是有产的，。由于干摩擦的介入，叶片的频率，响应模态阻尼比将会受到影响，叶片的响应波形上叠加有摩擦引起的高次谐波，但是基本波形优为正弦波。阻尼连接叶片的摩擦面间的正压力，接触状态会影响叶片的动力学特性，由于阻尼叶片的非线性特性，激振力的大小也会改变叶片的动力特性。     

阻尼连接叶片的动力特性研究

研究了干摩擦阻尼器对阻尼叶片动力特性的影响。带有阻尼结构的叶片是一个非线性动力系统。文中推导了干摩擦阻力的实用矩阵表达式，给出了相应示眦非线性动力问题的有限元方法。根据文中所给的方法分析了２例正在服役的叶片，从分析结果总结出了影响阻尼叶片动力特性的阻尼器的主要参数，并得出：由于采用了阻尼结构，激振力的频率和幅值都可以影响阻尼叶的振动特性。     

带平行冠叶片的干摩擦阻尼特性研究

基于"滞后"弹簧摩擦模型,分析了带平行冠叶片的干摩擦阻尼特性。通过接触分析获得冠间的摩擦力和相对滑移量,进而求取冠间的等效阻尼和等效刚度。在冠间接触区域,引入了MATRIX27弹簧阻尼单元模拟冠间阻尼和刚度,并对带平行冠叶片进行谐响应分析。计算结果表明:带平行冠叶片的干摩擦可以有效抑制系统的振动,即减振。冠间法向压力、摩擦系数及冠间间隙等因素对系统减振效果有不同程度的影响。     

带锯齿冠叶片振动特性的数值模拟

基于"滞后"弹簧摩擦模型,计算了不同转速下单个叶片和整圈叶片的固有频率和模态特性,分析了带锯齿冠叶片的干摩擦阻尼特性,并研究了转速对带锯齿冠叶片频率的影响.通过对叶冠间接触状态的分析,获得叶冠间的摩擦力和相对滑移量,并求出叶冠间的等效阻尼和等效刚度.在冠间接触区域,采用有限元分析软件中的Matrix 27弹簧阻尼单元模拟叶冠间阻尼和刚度,并对带锯齿冠叶片的动应力进行了分析.结果表明:带锯齿冠叶片间的干摩擦可有效抑制系统的振动,具有较明显的减振效果.     

采用整体围带或翅翼形凸肩提供摩擦阻尼的叶片典型结构

为了减小叶片动应力，干摩擦阻尼结构受到广泛的重视。介绍了国内外使用的几种典型的结构形式，并结合实际工作给出了目前数值分析的常用模型。     

汽轮机叶片结构阻尼研究发展现状及展望

叶片的安全一直是保证汽轮机正常运行的关键.随着汽轮机组单机功率的增大,尤其是近来超超临界机组的发展,末几级叶片越来越长,相应地降低了叶片的刚性,不但使叶片运行时扭转恢复角增大,也降低了叶片抵抗振动应力的能力,采用各种阻尼结构以提高叶片抵抗振动疲劳的能力是各个汽轮机制造厂家广泛采用的方法.在广泛收集有关研究资料的基础上,首先总结了汽轮机叶片中广泛采用的摩擦阻尼理论及试验研究成果,然后介绍了碰撞阻尼结构尤其是一种新的具有自调谐作用碰撞阻尼的一些机理及应用情况.最后对进一步研究汽轮机叶片干摩擦阻尼和碰撞阻尼提供了一些看法.     

新型阻尼结构叶片振动特性试验研究

干摩擦阻尼结构被广泛应用于透平叶片中来降低其振动应力。文章设计并搭建了干摩擦阻尼块结构叶片振动特性测试试验台,通过测量一新型阻尼结构叶片的振动响应值,获得了不同激振力及模拟离心力转速下叶片频率响应曲线及模态阻尼比。试验结果表明：当激振力较小时（4N、5N和6N）,叶片的共振频率随模拟离心力转速的上升而不断增加,而模态阻尼比则先增加再减小,在40％模拟离心力转速工况下模态阻尼比最大,叶片减振效果最好;当激振力较大时（12N、18N和24N）,叶片振动更加剧烈,使得阻尼块接触刚度降低,叶片的共振频率接近自由叶片固有频率,而模态阻尼比随着模拟离心力转速的上升不断降低。     

平行冠涡轮叶片的干摩擦减振数值模拟

利用叶冠之间的干摩擦力产生的阻尼,是一种抑制叶片振动、降低叶片动应力的有效手段.本文以某型汽轮机中压第一级动叶片为研究对象,建立了带平行冠叶片的Sgn干摩擦阻尼模型,将叶冠接触面之间的干摩擦力转换为等效刚度和等效阻尼.计算了其在不同预扭量条件下的动应力,分析了不同预扭量的减振效果.计算结果表明:采用0.4mm的预扭量,叶片的动应力数值较无预扭情况下减小约50%,预扭工艺的减振效果明显.进一步增进预扭量,动应力减小的幅度非常有限(＜5%),目前采用的预扭量是较为合理的.     

具有干摩擦阻尼结构的成组长叶片动力学建模及数值仿真

针对汽轮机的末级成组长叶片进行了动力学分析,采用固定界面模态综合法对具有局部非线性的高阶方程进行降维处理,并应用此方程数值分析了成组叶片在外激振力作用下的非线性振动响应,采用扭曲梁单元来对阻尼叶片进行建模,建立了叶冠和拉筋处的摩擦力的数学模型,通过Newmark积分法求解动力学的基本方程,分析了不同正压力条件下的响应分布,得出阻尼接触端正压力存在一个最优值,在此值下具有干摩擦阻尼结构的汽轮机成组长叶片减振效果最好。     

用于扭振分析的叶片模型及参数调整方法

以某600 MW汽轮发电机组有干摩擦阻尼围带的低压缸末级叶片为对象,研究了叶片在轴系发生扭振时的振动特点,利用有限元模型得到了叶片组的固有特性,并考虑围带对汽轮机长叶片影响,建立了叶片的弹簧-质量块模型,提出此模型的参数调整方法.结果表明:轴系发生扭振时,叶轮振动为无节径的伞形振动;参数调整使得模型的伞型振动计算结果与实际一致,提高了模型精度.     

金属丝网减振器数学建模与参数识别

金属丝网弹性元件的阻尼具有滞后非线性特性，使得实际系统中阻尼力描述较为因难。在介绍几种非线性模型的基础上，主要分析了兼有干摩擦和线性阻尼特性的混合型阻尼模型，并以此建立了某金属丝网减振器的数学模型。参数辨识的结果表明，该模型能够合理反映兼有不同性质阻尼的滞后非线性特性。     

核电汽轮机末级长叶片振动特性研究进展

随着核电汽轮机单机功率的增大,末级叶片越来越长。为了保证叶片安全,采用阻尼结构以提高叶片抵抗振动疲劳的能力是各个汽轮机制造厂家广泛使用的方法。具有阻尼结构的核电汽轮机末级长叶片振动特性非常复杂,建立精准的叶片振动特性分析模型及计算方法是成功设计叶片的基础。总结了国内外学者在阻尼结构叶片的摩擦接触模型、振动分析模型以及求解方法方面的相关研究,并着重介绍了作者在阻尼结构长叶片振动特性研究方面的具体思路、数值方法和实验平台,同时提出了进一步研究阻尼叶片振动特性的思路,为大功率核电汽轮机末级长叶片振动特性的分析评估提供了具体的方法。     

汽轮机叶片阻尼计算模型及特性分析

从能量耗散的观战详细分析了叶征的阻尼行性，探讨了叶片阻尼各组成部分的特点及产生机理并给出了相应的计算模型，提出了叶片动力响应分析叶叶片阻尼的处理方法。总结了国内外典型汽轮机叶片阻尼的试验数据，给出了阻尼值的取值范围。     

汽轮机自带冠阻尼叶片强度与振动特性有限元分析

以某给水泵汽轮机自带冠叶片为研究对象,采用循环对称法建立汽轮机自带冠叶片—轮盘系统模型,利用有限元方法研究该叶片的应力分布及固有模态,将对汽轮机内部进行三维非定常流场分析得到的实际工况下气流激振力施加到叶片上,采用模态瞬态动力学方法分别研究系统在VWO(阀门全开)以及30%THA(热耗率验收)两种工况下的振动响应规律。研究表明:冠间阻尼使得整圈叶片在工作状态下处于整圈自锁状态,增大了系统原有刚度,可有效降低叶根以及轮盘槽的最大等效应力,避开"三重点"共振,使机组安全稳定地运行;冠间干摩擦阻尼结构能够消耗振动能量,使振动响应大幅度降低。两种工况下的计算结果对工程实际有一定参考价值。     

发电机轴承结构形式对汽轮机轴系稳定性的影响

1概述随着大型旋转机械功率的不断增大，特别是近年来，国内外许多大型、高速旋转的机组相继发生了不同程度的油膜失稳事故，造成了巨大的经济损失，因此大型旋转机械的动态稳定性研究开始越来越受到了人们高度的重视。经过长期以来人们对旋转机械动态性能不断的深入研究发现：引起转子──轴承系统发生动力不稳定的原因，主要是因为系统本身存在着的负阻尼或交叉刚度。系统中产生负阻尼或交叉刚度的主要零部件有：滑动轴承（轴承）、迷宫密封、叶片顶隙激振、内阻尼和干摩擦（转子和静子之间的间隙不断减小时，通过接触产生的）。本文主要…     

自带冠叶片冠间接触碰撞减振研究

自带冠叶片因冠间接触碰撞而具有很好的减振效果。文中,自带冠叶片等效为弹簧一质量模型;冠间的接触碰撞简化为有间隙的弹簧一干摩擦阻尼模型,建立了该结构的振动方程。响应的特性分析结果表明：当冠间的相对位移大于间隙值时,冠间的接触碰撞起作用,叶片的振动量随间隙的减小而减小;冠间刚度为叶片等效刚度的1．3倍左右时,减振效果最好。同时,在冠间间隙可调的自带冠叶片冠间接触碰撞振动实验台上,测得了不同间隙下转子升速时叶片根部的动应变。实验结果和计算分析结果基本一致,进一步证明了这种结构是一种很好的减振结构。     

汽轮机叶片激振因子和阻尼分析

激振力和叶片阻尼是影响汽轮机叶片安全的重要因素，本文在综述有关激振力和叶片阻尼方面的研究文献的基础上，给出了估算激振力因子的公式和叶片阻尼的方法，可用于叶片动力响应分析和动应力分析。