渦扇發(fā)動機(jī)低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動特性研究.pdf

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。“航空發(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)で笸黄啤５蛪恨D(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，并計入套齒聯(lián)軸器內(nèi)外兩部分的相對運動，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，使得各支點間的不對中量都控制在合理范圍內(nèi);對尾部支點進(jìn)行了動平衡，使得其