TRT叶片阻尼结构设计及减振性能研究

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高炉煤气余压回收透平(TRT)是利用高炉冶炼所产生废气的余压、余热进行发电的机械装置。透平中的叶片作为TRT装置中的关键部件之一,在工作中受自身离心力、稳态和非稳态气流力的共同作用,常会出现振动而导致疲劳破坏。本文针对国内某企业生产’的TRT叶片的结构特点和工作环境情况,设计了阻尼结构叶片并进行了相关力学性能的分析。  结合TRT叶片的自身结构特点、装配情况以及工作环境等,利用干摩擦减振机理和阻尼材料的大阻尼特性设计了叶片的阻尼结构,所设计的TRT阻尼结构叶片结构简单、工艺性好。阻尼结构设置于叶根周向面上,对TRT的流场没有影响。选用金属橡胶作为阻尼材料,具备大阻尼、高强度等特点,且在较高温度和具有腐蚀性气体的环境中仍能保持优良的阻尼性能。  建立了普通叶片及阻尼叶片的几何模型和分析模型,并利用有限元分析软件对寸r片分别进行了动、静态力学分析,得出了各叶片上的应力、应变分布情况、接触状态和接触应力以及固有频率方面的特征及其变化规律。对两种不同楔形的三种不同阻尼结构方案的TRT阻尼叶片分别进行了静态力学和模态分析计算,并与普通叶片的结果进行了对比。对比分析表明:两种楔形下的三种阻尼叶片方案,除~种阻尼叶片静应力有明显增大外,其余均能满足静强度方面的要求;接触分析表明:接触面接触良好,接触应力/j:于接触许用应力,可以获得良好的摩擦和挤压效果;模态分析表明:频率依次有所下降,振型没有发生变化。对两种楔形中性能最优的设计方案进行了减振效果的分析与对比,两种楔形的阻尼叶片最优方案均能减小叶片的动应力,两种阻尼结构能够对叶片起到减振作用。  对两种楔形最优方案下的阻尼结构叶片,在动、静态性能方面的优劣进行了综合对比分析,结果表明:单楔形最优阻尼结构对叶片静应力降幅较大,同时能够有效地降低动应力,优于双楔形阻尼结构。单楔形最优阻尼结构能更加有效地减轻叶片的振动破坏。
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