[发明专利]带端面齿的燃气轮机拉杆转子高速动平衡能力优化设计方法

权利要求书

1.带端面齿的燃气轮机拉杆转子高速动平衡能力优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据燃气轮机拉杆转子前轴头、后轴头和各级轮盘的径向圆跳动度e，确定整个转子不同部件不平衡量的初始大小和相位分布；

2)根据不平衡量的初始大小和相位分布，确定待优化的不平衡离心力和各不平衡离心力到转子中点处的弯矩为目标函数；

3)根据目标函数编制遗传算法优化程序，采用遗传算法求出目标函数的最小值及其对应的轮盘端面齿安装角度；

4)通过对比初始安装角度和优化安装角度下转子的不平衡响应，优化后压气机端轴承处轴振振幅一阶响应峰值下降幅度大于95％，透平端轴承处轴振幅值一阶响应峰值下降幅度大于95％；优化后压气机端轴承处轴振振幅二阶响应峰值下降幅度大于95％，透平端轴承处轴振幅值二阶响应峰值下降幅度大于80％，确定遗传算法对燃气轮机转子高速动平衡的有效性。

2.根据权利要求1所述的带端面齿的燃气轮机拉杆转子高速动平衡能力优化设计方法，其特征在于，所述燃气轮机拉杆转子带有端面齿结构，相邻轮盘间通过端面齿连接，端面齿连接结构用于调整轮盘安装角度。

3.根据权利要求1所述的带端面齿的燃气轮机拉杆转子高速动平衡能力优化设计方法，其特征在于，步骤1)中，径向圆跳动度e和不平衡量之间的关系为：

$q=\frac{e\·m}{2}$

其中，q为不平衡量，e为径向圆跳动度，m为该级轮盘质量。

4.根据权利要求1所述的带端面齿的燃气轮机拉杆转子高速动平衡能力优化设计方法，其特征在于，步骤2)中，优化目标函数为：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_x=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}q\left(i\right)\×cos\left(\mathrm{\α}\right(i\left)\right)\×{\mathrm{\ω}}^2\\ F_y=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}q\left(i\right)\×\sin \left(\mathrm{\α}\right(i\left)\right)\×{\mathrm{\ω}}^2\\ M_x=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}L\left(i\right)\×q\left(i\right)\×\sin \left(\mathrm{\α}\right(i\left)\right)\×{\mathrm{\ω}}^2\\ M_y=\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}L\left(i\right)\×q\left(i\right)\×\cos \left(\mathrm{\α}\right(i\left)\right)\×{\mathrm{\ω}}^2\end{array}\right.$

不平衡离心力和不平衡力弯矩的矢量和表示为：

$\left\{\begin{array}{c}F=\sqrt{F_x^2+F_y^2}\\ M=\sqrt{M_x^2+M_y^2}\end{array}\right.$

其中，q(i)表示各级轮盘的不平衡量/g·mm；α(i)表示不平衡量相位/°，为遗传算法中的可变量，即对应的轮盘安装角度；k表示轮盘级数；ω为转子转速/r·min^-1；L(i)表示各级轮盘不平衡量到转子中点处位置的距离/mm；i取值范围为1～25；F_x为x方向不平衡离心力/N；F_y为y方向不平衡离心力/N；F为总不平衡离心力/N；M_x为x方向不平衡力弯矩/N·m；M_y为y方向不平衡力弯矩/N·m；M为总不平衡力弯矩/N·m。