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文檔簡介
1、近年來,出于國家安全和經(jīng)濟(jì)長遠(yuǎn)發(fā)展的考慮,國家對航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)越來越重視?!昂娇瞻l(fā)動機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)”國家科技重大專項的設(shè)立,標(biāo)志著國家將集中各方面的力量在這一領(lǐng)域?qū)で笸黄?。低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是渦扇發(fā)動機(jī)的重要組成部分,跨距大,質(zhì)量分布不均,轉(zhuǎn)速高,并采用套齒聯(lián)接結(jié)構(gòu)聯(lián)接風(fēng)扇轉(zhuǎn)子和低壓渦輪轉(zhuǎn)子實現(xiàn)動力傳輸,聯(lián)接結(jié)構(gòu)依賴具有小間隙的套齒和定位面?zhèn)鬟f力、扭矩或彎矩,使得聯(lián)接呈現(xiàn)區(qū)間或間隙等非線性特征;由于聯(lián)接的非線性及轉(zhuǎn)子自身的特殊結(jié)構(gòu),使得轉(zhuǎn)子系
2、統(tǒng)存在振動突出、振動敏感、振幅不穩(wěn),臨界轉(zhuǎn)速波動或漂移等問題。
本文擬以先進(jìn)渦扇發(fā)動機(jī)為研究對象,針對低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)含套齒聯(lián)接結(jié)構(gòu)開展研究工作。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括:
1.針對渦扇發(fā)動機(jī)低壓轉(zhuǎn)子的套齒聯(lián)接結(jié)構(gòu)中的圓柱定位面,推導(dǎo)圓柱接觸面周向接觸間隙的表達(dá)式。然后通過對Hertz接觸理論和GW粗糙平面接觸模型進(jìn)行分析,建立了圓柱接觸面接觸剛度模型。通過仿真得到不同接觸力、裝配間隙、圓柱接觸長度、表面粗糙度等對圓柱
3、接觸剛度的影響,并通過實驗進(jìn)行了驗證,為低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模提供聯(lián)接結(jié)構(gòu)模型依據(jù)。研究結(jié)果表明:隨著接觸力的增加,接觸距離減小、接觸剛度增加;當(dāng)接觸力較大時,接觸剛度變化放緩。小間隙下,接觸距離和接觸剛度隨接觸力變化較為敏感;大間隙下,接觸距離和接觸剛度幾乎不隨間隙而改變。
2.以具有代表意義的渦扇發(fā)動機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為對象,考慮了支承結(jié)構(gòu)的彈性特點(diǎn),并計入套齒聯(lián)軸器內(nèi)外兩部分的相對運(yùn)動,研究基于柔度分析的復(fù)雜轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)的建模
4、方法,獲得二自由度解析動力學(xué)模型,并應(yīng)用有限元仿真和實驗進(jìn)行了驗證。
3.基于有限元方法,建立低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的少自由度有限元動力學(xué)模型,采用基于Matlab的動力學(xué)求解程序,采用Newmark逐步積分法,研究了低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的固有特性、不平衡響應(yīng)及振動敏感性。
4.設(shè)計并搭建了渦扇發(fā)動機(jī)低壓轉(zhuǎn)子原理實驗臺,并利用高精度激光對中儀對實驗臺進(jìn)行對中調(diào)試,使得各支點(diǎn)間的不對中量都控制在合理范圍內(nèi);對尾部支點(diǎn)進(jìn)行了動平衡,使得其
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