[发明专利]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

权利要求书

1.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。

2.根据权利要求1所述的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，步骤1)中，采用有限元方法计算重力弯矩，燃气轮机运行时传递的扭矩M_t为燃气轮机的额定扭矩。

3.根据权利要求1所述的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，步骤2)中，计算截面为转子轮盘之间的接触面，即受重力弯矩最大的轮盘接触面。

4.根据权利要求1所述的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，步骤3)中，当弯曲刚度无量纲系数小于1.0时，轮盘之间接触面接触良好；当弯曲刚度无量纲系数大于等于1.0时，轮盘之间接触面开始发生脱离。

5.根据权利要求1或4所述的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，弯曲刚度无量纲系数取0.1。

6.根据权利要求1所述的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，步骤4中)，当扭转刚度无量纲系数小于1.0时，轮盘之间接触面接触良好；当扭转刚度无量纲系数大于等于1.0时，轮盘之间接触面开始发生滑移。