一种鼓筒轴阻尼结构及其设计方法与流程

本申请涉及燃气轮机，具体为一种鼓筒轴阻尼结构及其设计方法。

背景技术：

1、在燃气轮机中鼓筒轴用于连接高压涡轮和高压压气机，是传递燃气轮机扭矩的主要零部件。鼓筒轴的工作条件较为恶劣，它承受着极复杂的外载荷，也即鼓筒轴本身的振动特性极其复杂。在轻型燃气轮机中，鼓筒轴如图1中的(a)、(b)或者(c)所示，呈短粗、薄壁的圆柱壳型，也即在轻型燃气轮机中鼓筒轴的质量较轻。若鼓筒轴的质量较轻，则鼓筒轴在外载荷复杂的情况下，极易产生共振。若鼓筒轴产生共振，则容易使得高压涡轮和高压压气机的连接产生故障。因此需要抑制或减轻鼓筒轴在使用过程中的振动。现有技术中，通常将粘弹性材料贴敷(表面处理)或者嵌入在鼓筒轴的薄壳结构中，利用粘弹性材料具有较高的内阻尼来实现鼓筒轴的减振。例如，专利申请号为cn202310643381.4的专利申请文献中即公开了类似的减振方法。但是，涂层的阻尼性能受温度影响大，且使用过程中容易脱落，不满足燃气轮机长期运行的需求，并且耐高温的涂层材料成本高、研制周期长。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种鼓筒轴阻尼结构及其设计方法，以解决现有技术中的减震方法使用成本高且可持续性差的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请提出一种鼓筒轴阻尼结构的技术方案，该鼓筒轴阻尼结构包括鼓筒轴，所述鼓筒轴的内部活动套接有减振阻尼套；所述减振阻尼套和所述鼓筒轴之间设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述所述减振阻尼套和所述鼓筒轴产生沿第一方向上的相对位移；第一方向平行于所述鼓筒轴的轴心线。

4、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述限位结构包括：

5、设置于所述鼓筒轴内侧面的限位环；

6、设置于所述减振阻尼套外侧面的限位凹槽；所述限位凹槽与所述限位环相适配。

7、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述减振阻尼套设置有开口。

8、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述减振阻尼套开设有多个孔，各个孔用于所述减振阻尼套减重。

9、第二方面，本申请提出一种鼓筒轴阻尼结构的设计方法，所述方法包括：

10、s100：获取鼓筒轴的构造和尺寸参数；

11、s200：基于鼓筒轴的构造，获取减振阻尼套的构造；

12、s300：基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数；

13、s400：基于减振阻尼套的构造和尺寸参数，获取减振阻尼套。

14、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述鼓筒轴的尺寸参数包括鼓筒轴的长度、内径、安装边厚度和厚度；所述减振阻尼套的尺寸参数包括减振阻尼套的长度和外径；所述s300，基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数包括：

15、s310：基于所述鼓筒轴的长度、安装边厚度和厚度，获取所述减振阻尼套的长度；

16、s320：基于所述鼓筒轴的内径，获取所述减振阻尼套的外径。

17、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述鼓筒轴的尺寸参数还包括限位环的高度和宽度；所述减振阻尼套的尺寸参数还包括限位凹槽的深度和宽度；所述s300，基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数还包括：

18、s330：基于所述限位环的高度，获取所述限位凹槽的深度；

19、s340：基于所述限位环的宽度，获取所述限位凹槽的宽度。

20、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述减振阻尼套的尺寸参数还包括开口的宽度；所述s300，基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数还包括：

21、基于所述限位环的高度、所述鼓筒轴的内径，获取开口的宽度。

22、作为本申请技术方案中一个具体的方案，所述s400，基于减振阻尼套的构造和尺寸参数，获取减振阻尼套之后，所述方法还包括：

23、s500：基于所述减振阻尼套，获取减振评估结果；

24、s600：若减振评估结果合格，则结束设计；若减振评估结果不合格，则重新返回步骤s300。

25、与现有技术相比，本申请的有益效果是：

26、本申请所提出的鼓筒轴阻尼结构设计简单、易加工，且方便装配和分解，可满足多次装拆需求，在结构阻尼和干摩擦阻尼的共同作用下，可显著降低鼓筒轴的振动，提高鼓筒轴的工作可靠性。相对于现有技术而言，其使用成本较低，且可持续性较好。

技术特征：

1.一种鼓筒轴阻尼结构，包括鼓筒轴(1)，其特征在于，所述鼓筒轴(1)的内部活动套接有减振阻尼套(2)；所述减振阻尼套(2)和所述鼓筒轴(1)之间设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述所述减振阻尼套(2)和所述鼓筒轴(1)产生沿第一方向上的相对位移；第一方向平行于所述鼓筒轴(1)的轴心线。

2.根据权利要求1所述的鼓筒轴阻尼结构，其特征在于，所述限位结构包括：

3.根据权利要求2所述的鼓筒轴阻尼结构，其特征在于，所述减振阻尼套(2)设置有开口(22)。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的鼓筒轴阻尼结构，其特征在于，所述减振阻尼套(2)开设有多个孔，各个孔用于所述减振阻尼套(2)减重。

5.一种鼓筒轴阻尼结构的设计方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的鼓筒轴阻尼结构的设计方法，其特征在于，所述鼓筒轴的尺寸参数包括鼓筒轴的长度(l)、内径(d)、安装边厚度(n)和厚度(m)；所述减振阻尼套的尺寸参数包括减振阻尼套的长度和外径；所述s300，基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数包括：

7.根据权利要求6所述的鼓筒轴阻尼结构的设计方法，其特征在于，所述鼓筒轴的尺寸参数还包括限位环的高度(h)和宽度(s)；所述减振阻尼套的尺寸参数还包括限位凹槽的深度和宽度；所述s300，基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数还包括：

8.根据权利要求7所述的鼓筒轴阻尼结构的设计方法，其特征在于，所述减振阻尼套的尺寸参数还包括开口的宽度(h)；所述s300，基于鼓筒轴的尺寸参数，获取减振阻尼套的尺寸参数还包括：

9.根据权利要求5至8中任意一项所述的鼓筒轴阻尼结构的设计方法，其特征在于，所述s400，基于减振阻尼套的构造和尺寸参数，获取减振阻尼套之后，所述方法还包括：

技术总结
本申请公开了一种鼓筒轴阻尼结构及其设计方法，涉及燃气轮机技术领域。该鼓筒轴阻尼结构包括鼓筒轴，所述鼓筒轴的内部活动套接有减振阻尼套；所述减振阻尼套和所述鼓筒轴之间设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述所述减振阻尼套和所述鼓筒轴产生沿第一方向上的相对位移；第一方向平行于所述鼓筒轴的轴心线。本申请所提出的鼓筒轴阻尼结构设计简单、易加工，且方便装配和分解，可满足多次装拆需求，在结构阻尼和干摩擦阻尼的共同作用下，可显著降低鼓筒轴的振动，提高鼓筒轴的工作可靠性。相对于现有技术而言，其使用成本较低，且可持续性较好。

技术研发人员：李小萌,卜璠梓,申春艳,王尹卓然
受保护的技术使用者：中国航发燃气轮机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19