滚动轴承支承的动力涡轮转子结构是微小型燃气轮机和涡轴/涡桨航空发动机常见的功率输出结构形式。由于该结构通常工作在高转速、高扭矩环境下,其动力稳定性对于整个机组的运行至关重要。转子的动力稳定性一方面取决于转子本身的动力学特性,另一方面也取决于转子连接结构的稳定性。动力涡轮转子的支承方式通常为悬臂结构。对地面燃气轮机而言,其轴承座和外机匣刚性较好,如果不采用弹性支承,转子的支承刚度主要取决于滚动轴承的刚度,因此,准确计算滚动轴承的刚度是合理分析转子动力学特性的前提。对于多级动力涡轮转子,其涡轮盘常常采用拉杆预紧连接方式,轮盘与转轴通过粗糙表面接触传递力和扭矩,如果预紧力不合适,非常容易失稳,因此开展多级轮盘超转试验对于保证转子连接结构稳定性具有重要意义。本文针对QD40燃气轮机大悬臂双级动力涡轮轴承—转子系统,开展其动力稳定性研究,为燃气轮机的可靠运行提供理论和试验保障。主要研究成果可以分为以下几个方面:1.推导了线接触圆柱滚子轴承、点接触球轴承的载荷—变形协调关系;分析了滚动体、保持架与内外圈滚道之间的运动学关系和相互作用力学关系;为滚动轴承刚度特性分析做理论铺垫。2.建立了圆柱滚子轴承静态刚度解析模型,分析了轴承结构参数和运行工况参数对轴承刚度的影响规律,并通过有限元方法进行了对比验证。3.采用有限元方法研究了考虑轴向力影响的三点接触球轴承静态刚度特性,分析了轴承结构参数和运行工况参数对轴承刚度的影响规律,为轴承—转子动力学分析提供依据。4.针对双级动力涡轮大悬臂转子结构,采用APDL参数化建模方法研究了轴承—转子系统的临界转速、模态振型、不平衡响应和瞬态响应;得到了转子刚性设计的合理性验证结果,为转子结构优化和动平衡方法提供理论依据。5.针对双级涡轮盘拉杆预紧连接结构,开展双级轮盘超转试验研究,在验证轮盘结构强度的同时,对拉杆预紧连接结构的稳定性进行了试验验证。