航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承裝配條件對(duì)轉(zhuǎn)子振動(dòng)特性的影響.pdf

1、滾動(dòng)軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)中承力和傳力的核心部件，軸承的裝配工藝參數(shù)是發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)和裝配階段的重要參數(shù)，對(duì)軸承的剛度特性有直接影響，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性和振動(dòng)特性。因此，有必要將軸承的剛度特性和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性與軸承的裝配工藝參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)工況結(jié)合起來(lái)進(jìn)行研究，為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和整機(jī)振動(dòng)抑制提供支持。
　　針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高速角接觸球軸承、中介圓柱滾子軸承和外環(huán)固定的圓柱滾子軸承，建立了用于計(jì)算此三種軸承在冷態(tài)裝配條

2、件下及熱態(tài)工作條件下的徑向游隙和接觸角的理論模型，討論分析了軸承內(nèi)、外環(huán)配合參數(shù)、軸承內(nèi)、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承工作溫度和中介支承結(jié)構(gòu)形式等參數(shù)對(duì)軸承徑向游隙和接觸角的影響規(guī)律，為將上述參數(shù)引入軸承的剛度特性分析模型奠定了基礎(chǔ)。分析結(jié)果表明，軸承的裝配工藝參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)的工況參數(shù)對(duì)軸承幾何參數(shù)的影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意軸承的裝配工藝參數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)、潤(rùn)滑參數(shù)、軸承幾何參數(shù)和機(jī)械性能等相關(guān)參數(shù)的合理匹配，以提高軸承壽命，保

3、證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　建立了發(fā)動(dòng)機(jī)高速角接觸球軸承的剛度特性分析模型。模型中考慮了軸承內(nèi)、外環(huán)配合參數(shù)、軸承內(nèi)、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩等裝配工藝參數(shù)，以及高壓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、軸承工作溫度和聯(lián)合載荷等發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)的綜合影響，分析了某型機(jī)高壓轉(zhuǎn)子前軸承的徑向剛度、軸向剛度和角剛度隨上述參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，該軸承的剛度對(duì)鎖緊螺母擰緊力矩不敏感，內(nèi)、外環(huán)配合參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)對(duì)該軸承的剛度影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮該軸承的剛度變化對(duì)轉(zhuǎn)子系

4、統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
　　以發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的圓柱滾子軸承為對(duì)象，分別建立了外環(huán)固定和內(nèi)、外環(huán)同時(shí)旋轉(zhuǎn)的高速圓柱滾子軸承的剛度特性分析模型。模型中綜合考慮了軸承內(nèi)、外環(huán)配合參數(shù)、軸承內(nèi)、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承工作溫度、徑向載荷和彈流潤(rùn)滑等方面影響，對(duì)于中介軸承還涉及了內(nèi)、外環(huán)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向和中介支承的結(jié)構(gòu)形式（一種是中介軸承內(nèi)環(huán)支承在低壓轉(zhuǎn)子上，外環(huán)支承在高壓轉(zhuǎn)子上；另一種是外環(huán)支承在低壓轉(zhuǎn)子上，內(nèi)環(huán)支承在高壓轉(zhuǎn)子上）

5、。分析了某型機(jī)低壓渦輪后軸承和中介軸承的徑向剛度隨各參數(shù)的變化規(guī)律，結(jié)果表明，軸承的剛度對(duì)鎖緊螺母擰緊力矩不敏感，內(nèi)、外環(huán)配合參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)對(duì)軸承的剛度影響較大，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮軸承的剛度變化對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響；中介軸承的剛度同中介支承的結(jié)構(gòu)形式和內(nèi)、外環(huán)相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向緊密相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)于氣動(dòng)性能和動(dòng)力學(xué)特性的要求，合理地選取中介支承的結(jié)構(gòu)形式和高、低壓轉(zhuǎn)子的相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向，避免中介軸承的剛度變化給發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性帶來(lái)不

6、利影響。
　　針對(duì)某型機(jī)低壓轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)力學(xué)特性，以某型機(jī)低壓渦輪后軸承為對(duì)象，設(shè)計(jì)建造了全尺寸的軸承裝配工藝參數(shù)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，可用于開(kāi)展軸承的內(nèi)、外環(huán)配合關(guān)系和鎖緊螺母擰緊力矩等參數(shù)對(duì)軸承剛度及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性影響的實(shí)驗(yàn)研究。
　　在動(dòng)力學(xué)方程的基礎(chǔ)上，建立了振動(dòng)測(cè)試和理論計(jì)算相結(jié)合的軸承剛度辨識(shí)方法，實(shí)驗(yàn)研究了軸承內(nèi)、外環(huán)配合參數(shù)、鎖緊螺母擰緊力矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子不平衡量等參數(shù)對(duì)某型機(jī)低壓渦輪后軸

7、承剛度的影響規(guī)律。結(jié)果表明，內(nèi)、外環(huán)為間隙配合時(shí)，支承剛度大幅度地隨機(jī)跳動(dòng)，不符合線性條件假設(shè)。線性條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析所反映的規(guī)律一致，即軸承內(nèi)、外環(huán)過(guò)盈配合量增大，軸承剛度增大；轉(zhuǎn)速升高，軸承剛度增大；該軸承的剛度對(duì)內(nèi)、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩和轉(zhuǎn)子不平衡量不敏感。
　　實(shí)驗(yàn)研究了某型機(jī)低壓渦輪后軸承內(nèi)、外環(huán)配合關(guān)系、鎖緊螺母擰緊力矩和轉(zhuǎn)子不平衡量等參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)特性的影響，并在此基礎(chǔ)上提出了軸承裝配工藝準(zhǔn)則。結(jié)果表明，