为了满足加工、运输、维修以及性能的要求,重型燃气轮机的转子系统在设计制造过程中越来越多地采用轮盘式拉杆组合结构替代传统的整体式结构。拉杆组合转子利用拉杆螺栓的预紧力将各级轮盘压紧构成整体。不同于整体式转子系统,轮盘粗糙面之间的接触会使拉杆组合转子系统的刚度发生变化,从而影响系统的动力学特性,同时也给转子动力学模型的建立带来困难。本文以拉杆组合转子系统为研究对象,建立了考虑轮盘接触的拉杆组合转子-轴承系统动力学模型,利用仿真分析了轮盘接触、不平衡故障、结构非对称以及不对中故障下转子系统的动力学特性。主要研究内容和成果如下:(1)以拉杆组合转子轮盘结合面之间的接触为研究对象,基于分形理论推导了考虑微凸体频率指数的法向接触刚度表达式。采用数值仿真的方式讨论了频率指数、分形维数和轮廓特征参数对法向接触刚度的影响规律。计算发现最小频率指数决定着微凸体的体积,其值越小微凸体体积越大。分形维数决定着粗糙面的形貌,其值越大粗糙表面细化程度越加明显,粗糙面上能够显现的微凸体越多。轮廓特征参数不影响粗糙面的轮廓形貌,但会改变微凸体的高度,其值越大微凸体高度越高。减小频率指数、增大分形维数或者减小轮廓特征参数都会使得法向接触刚度增大。(2)以拉杆组合转子-轴承系统为研究对象,将轮盘粗糙接触层看作只具有刚度的梁单元,采用有限元法建立考虑轮盘接触的拉杆组合转子系统动力学模型。其中,利用Timoshenko梁理论建立系统的运动微分方程。(3)采用四阶Runge-Kutta法进行数值求解,讨论考虑轮盘接触、不平衡故障以及结构不对称对系统动力学特性的影响。研究发现考虑轮盘接触、减小偏心距会减小转子系统的临界转速,同时也会降低系统振动幅值。转子轴长的变化也会影响系统临界转速。由于采用滚动轴承,系统在越过临界转速后振动幅值出现“跳跃性”骤减。考虑轮盘接触对系统振动响应的影响在共振区域表现明显,随着轮盘接触刚度的增大,系统临界转速和最大振动响应逐渐逼近不考虑轮盘接触时的临界转速和振动响应。(4)以不对中故障下的考虑轮盘接触的拉杆组合转子系统为研究对象,讨论不对中故障对转子系统动力学行为的影响规律。不对中故障的出现,有无轮盘接触都会使得转子系统约在其1/2临界转速附近产生一个振动幅值急剧增大的区间。随着不对中程度的加剧,该区域对应的转速会有所提高,同时响应幅值也变大。此外,不对中故障会激起系统的2倍频分量,当系统工作转速较低时,系统以不对中故障引起的2倍频分量为主。