【摘 要】
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转子系统是航空发动机的重要组成部分,随着航空航天、国防等技术的进步,航空发动机日益朝着大推重比、大长径比、高转速、高可靠性等方向发展,然而其转子系统的振动问题一直制约着航空发动机的研发进度。大量研究表明,转子不平衡是引起转子系统振动的主要原因,为减小转子系统的整体振动,一方面可以根据航空发动机转子系统的实际结构,通过对支承结构的优化设计调节临界转速和阻尼,另一方面可以通过动平衡方法减小转子系统的不
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(编号:1157208);
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转子系统是航空发动机的重要组成部分,随着航空航天、国防等技术的进步,航空发动机日益朝着大推重比、大长径比、高转速、高可靠性等方向发展,然而其转子系统的振动问题一直制约着航空发动机的研发进度。大量研究表明,转子不平衡是引起转子系统振动的主要原因,为减小转子系统的整体振动,一方面可以根据航空发动机转子系统的实际结构,通过对支承结构的优化设计调节临界转速和阻尼,另一方面可以通过动平衡方法减小转子系统的不平衡量,本文主要研究内容如下:(1)基于滚动轴承的拟动力学模型,分析在不同转速下滚动体与内外圈的接触角、接触变形和接触力的变化规律。考虑滚动体与内外滚道的实际接触情况,结合赫兹接触理论和弹性流体润滑理论,建立滚动轴承综合刚度和综合阻尼模型,分析了轴承工作转速、径向外载荷、内外滚道半径和滚珠数目对综合刚度和综合阻尼的影响。(2)根据幅板式弹性支承的受力情况和弹性力学理论推导了其刚度计算公式,结合幅板结构参数敏感性分析和有限元仿真,提出了幅板式弹性支承结构参数优化设计方法,根据相似流程优化了幅板式弹性支承结构参数优化设计方法,并用仿真设计验证了两种方法的有效性。(3)采用有限元法建立航空发动机高压转子相似试验台仿真模型,计算了不同转盘对不平衡响应的敏感性,提出依据敏感性分析结果选取最有效平衡面,总结比较传统平衡方法的优缺点,基于敏感性分析理论,将三圆平衡法和模态平衡法结合,提出了混合平衡方法,将传统影响系数法优化为保留试重影响系数法,同时完善了瞬态启动平衡法,分别对这三种平衡方法进行仿真和试验验证,并根据试验结果总结了转子平衡过程中的问题和提出了选择平衡方法的准则。(4)针对航空发动机转子在现场动平衡过程中振动信号难以采集的问题,研究了将振动加速度信号经经验模态分解方法降噪和去趋势处理后积分为位移信号的方法,并行了仿真和试验验证。
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