船舶用燃气轮机,是高速旋转机械,其转子属于柔性转轴。高速旋转时,轴承—转子系统的动态特性对机械稳定运转的平稳性有重要的影响。影响平稳性的问题普遍是振动问题,转子大幅度的振动,可能会造成很多不必要的损失,有时还可能导致燃气轮机的报废。本文中的超速试验台,是用来考核船舶用燃气轮机轮盘高速旋转性能的。试验台旋转速度较高,为减小试验台转子系统的振动,特别是避免共振,必须根据实际工况,设计合理的减振结构,使转子系统的动态特性满足高转速及避免共振的需求。针对试验台的原减振方案采用滑动轴承支承,存在不满足高转速要求,且润滑油泄漏严重的不足,确定了采用滚动轴承支承的新方案。新方案使用高速角接触球轴承与鼠笼式弹性支承串联的方式,达到减振目的;设计了减振结构,包括轴系部分、支承部件、润滑及密封系统、动力装置及壳体部分;利用CAD及PROE软件建立了减振结构的二维及三维模型。分析了减振结构的力学特性,利用有限元软件ANSYS对鼠笼及转轴结构进行了强度分析,得到了变形及应力分布云图;对轴承及鼠笼进行了刚度分析,分析了影响支承刚度的主要因素,得到了转子系统的支承刚度值;对鼠笼及转轴进行了模态分析,得到了各自的固有频率及振型,为转子系统动态特性分析提供了临界转速的边界值。利用传递矩阵法,分析了试验台鼠笼-轴承-转子系统的动态特性。建立了试验台转子的动力学分析模型,根据集总参数法,确定了试验台转子典型部件及整体传递矩阵。通过MATLAB编程,得到了鼠笼-轴承-转子系统的临界转速及振型,其中考虑了弹性支承、圆盘转动惯性、剪切变形的影响。针对初始减振结构的动态特性分析结果,优化影响临界转速的主要参数,包括鼠笼截面宽度、笼条数目及轴承预紧力。确定目标函数、优化变量及约束条件,通过MATLAB编程,确定了优化变量参数范围,分析了优化变量对试验台转子系统临界转速的影响规律。综合考虑实际加工及应用,确定了最终的鼠笼结构参数及轴承预紧力,得到了满足试验台高转速要求并能有效避免共振的减振结构。