轮盘间端面齿接触的燃气轮机拉杆转子预紧力设计校核方法

摘要

本发明公开了一种轮盘间端面齿接触的燃气轮机拉杆转子预紧力设计校核方法，包括步骤：计算得到燃气轮机的转子所受的最大重力弯矩M_b及相应接触界面位置，并确定燃气轮机运行时传递的扭矩M_t；得到受重力弯矩最大的接触界面其截面对直径的轴惯性矩I_d和截面面积A；计算转子受重力弯矩最大接触界面处重力产生的最大脱开应力σ和拉杆预紧力F产生的名义压应力P_a，定义弯曲刚度无量纲系数为γ_b＝σ/P_a，设置拉杆预紧力，使弯曲刚度无量纲系数小于1.0；计算端面齿接触界面上扭矩产生的轴向脱开力F_va，定义扭转刚度无量纲系数为γ_t＝F_va/F，校核扭转刚度无量纲系数的数值，当弯曲和扭转刚度无量纲系数均小于1.0时，燃气轮机拉杆转子预紧力能够确保轮盘之间接触面不脱开。

主权项

轮盘间端面齿接触的燃气轮机拉杆转子预紧力设计校核方法，其特征在于，包括以下步骤：1)计算燃气轮机在静态轴承支承时其重力弯矩沿轴向的分布，得到燃气轮机的转子所受的最大重力弯矩M_b及其位置，同时确定燃气轮机运行时传递的扭矩M_t；2)计算转子受重力弯矩最大处接触界面的截面参数，计算截面参数时将端面齿接触面近似为平面圆环，该截面参数包括截面对直径的轴惯性矩I_d和截面面积A；3)计算转子受重力弯矩最大接触界面处重力产生的最大脱开应力σ和拉杆预紧力F产生的压应力P_a，其公式如下：σ＝M_bR_out/I_d (1)式中：R_out为接触面外半径；P_a＝F/A (2)定义弯曲刚度无量纲系数为γ_b，其公式如下：γ_b＝σ/P_a (3)确定弯曲刚度无量纲系数的数值，对于实际的燃气轮机拉杆转子，设置拉杆预紧力F，使弯曲刚度无量纲系数小于1.0；4)计算端面齿接触面上扭矩产生的轴向脱开力F_va，公式如下：F_va＝4M_t×tan(α/2)/(R_in+R_out) (4)式中：α为齿形角，R_in为截面内半径；定义扭转刚度无量纲系数为γ_t：γ_t＝F_va/F (5)校核扭转刚度无量纲系数γ_t的数值，调整拉杆预紧力F，确保弯曲刚度无量纲系数和扭转刚度无量纲系数均小于1.0；当弯曲和扭转刚度无量纲系数均小于1.0时，燃气轮机拉杆转子预紧力能够确保轮盘之间接触面不脱开。