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文檔簡介
1、由于制造、裝配誤差和使用磨損,航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子-支承-機匣耦合系統(tǒng)中普遍存在結(jié)構間隙,具體主要表現(xiàn)在:(1)軸承外圈與軸承座孔之間的配合松動間隙;(2)滾動軸承滾動體與內(nèi)、外滾道之間的工作間隙;(3)葉片與機匣之間的碰摩間隙。這些典型的結(jié)構間隙將導致連接或支承的剛度出現(xiàn)強非線性特征,使航空發(fā)動機整機振動表現(xiàn)出復雜的非線性振動規(guī)律和特征。為了有效地分析這些故障特征,有針對性地控制航空發(fā)動機整機振動,本文進行了含結(jié)構間隙的航空發(fā)動機整機振動建
2、模與非線性動力學研究,主要內(nèi)容為:
?。?)利用有限元梁單元建立了某型無人飛行器用小型發(fā)動機整機振動耦合動力學模型,并采用時域數(shù)值積分求解系統(tǒng)非線性響應。為模擬本文由于結(jié)構間隙導致的強非線性振動響應問題提供了整機耦合動力學模型。
?。?)研究了軸承與軸承座之間的配合松動故障特征。首先,提出了軸承外圈與軸承座配合松動故障模型,指出該模型中在振動徑向方向,存在典型的連接剛度非線性問題,針對該類連接剛度非線性問題,研究了連接件
3、松動故障的非同步響應特征。建立了含連接件松動故障的集總質(zhì)量模型,采用數(shù)值積分算法獲得質(zhì)量塊的加速度響應,分析了不同的振動頻率下的非同步響應特征,同時,建立了含連接件松動故障的試驗器,通過試驗驗證了非同步響應規(guī)律;然后,基于轉(zhuǎn)子-滾動軸承試驗器,建立了含軸承外圈與軸承座配合松動故障的轉(zhuǎn)子-滾動軸承試驗器耦合動力學模型,利用數(shù)值積分算法仿真得到系統(tǒng)非線性響應,分析了擰緊力矩對軸承座響應的影響;最后,將該配合松動模型應用到某小型發(fā)動機,獲取機
4、匣加速度響應特征,并與該小型發(fā)動機的試車數(shù)據(jù)對比驗證。仿真和試驗得到的故障特征表現(xiàn)出了相同的故障特征。
?。?)研究了考慮滾動軸承徑向游隙的發(fā)動機整機振動響應特征分析。首先,針對某小型發(fā)動機整機振動耦合動力學模型,考慮到不同支承位置的滾動軸承徑向游隙,分析了其對整機振動影響的靈敏度,然后,針對靈敏度高的支承位置,分析了不同轉(zhuǎn)速下,轉(zhuǎn)子與滾動軸承外圈的接觸狀態(tài)以及非線性響應規(guī)律,分析了轉(zhuǎn)子與滾動軸承之間的接觸力以及不同徑向游隙對其
5、的影響,從而揭示了徑向游隙對轉(zhuǎn)子運行的穩(wěn)定性的影響。
?。?)研究了葉片-機匣碰摩故障模型,及其在碰摩故障激勵下的機匣響應特征。首先,建立了新型葉片-機匣碰摩模型,該模型將葉片考慮為矩形梁模型,考慮到葉片-圓盤耦合動力學模型以及轉(zhuǎn)子坐標系和葉片坐標系之間的坐標變換;考慮葉片-機匣之間的不均勻間隙;其次,將新型碰摩模型與某小型發(fā)動機進行結(jié)合,建立含碰摩故障的發(fā)動機整機振動模型,采用數(shù)值積分方法求得機匣加速度的響應以及葉片響應規(guī)律;
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