高炉煤气余压发电透平(即TRT)是将炼钢高炉炉顶废气的能量回收，并转化为电能的一种发电装置。叶片是能量转化的核心部件，在工作中经常由于共振而导致叶片疲劳破坏。叶片采用拉金结构是减小叶片工作过程中的振动的有效手段。本文对TRT叶片采用拉金结构的有关问题进行了研究，设计了TRT叶片的拉金结构并分析了其力学性能。
根据TRT叶片的工况及叶片本身的结构特点，参考相关文献，经过计算分析，设计了两种形式TRT叶片的拉金结构:圆柱拉金结构和椭圆柱拉金结构。对两种拉金结构的拉金孔位置、拉金材料、拉金孔的孔径等参数进行了具体设计。对于不同参数，确定了15种圆柱拉金结构和3种椭圆柱拉金结构。
对无拉金结构的TRT叶片建立了三维实体几何模型，针对所建几何模型，根据叶片结构特点，选取合适的单元类型及尺寸;根据TRT叶片的安装情况，确定边界条件;根据叶片的实际工作工况，确定叶片的工作载荷。建立了有限元分析模型，并对其进行了静态、模态和动态力学性能分析，获得了对无拉金结构TRT叶片的静态、动态特性，为拉金结构叶片的有关性能分析提供了参考依据。
建立了每种拉金结构叶片的三维实体几何模型，根据叶片结构特点、安装情况和工况，选取合适的单元类型及尺寸，确定边界条件，建立了拉金结构叶片的有限元分析模型。对15种圆柱拉金结构及3种椭圆柱拉金结构进行静态、模态力学分析，得出叶片的静态、模态特性，利用最小二乘法拟合出相关静态特性、模态特性与拉金孔径大小及拉金孔位置间的关系。
对拉金孔、过渡曲面、一二级榫齿面在特定位置进行了切片分析，得出各拉金结构的截面应力。对所设计的拉金结构进行了整体分析，得到各拉金结构的最大位移、最大应力出现的区域及分布规律。
利用分级加权评价法，对所设计的各种拉金结构进行了评价。确定了各个要素的评价因子，并给出对应的分数级别及权重系数，得出了综合力学性能最为理想的圆柱、椭圆柱拉金结构。
最后，分别对最优的圆柱、椭圆柱拉金结构进行了瞬态动力学分析，得出了两种拉金结构的动态响应。找出拉金结构薄弱和应力敏感区域，设立观测区，研究了局部区域的时域响应，得出观测区上动应力值及其分布规律。
- 作 者：
- 周新涛
- 学科专业：
- 机械制造及其自动化
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 西安理工大学
- 导师姓名：
- 李德信
- 学位年度：
- 2013
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
