反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、反向旋轉(zhuǎn)的雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)已被相當(dāng)一部分航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用，以利于減小高、低壓轉(zhuǎn)子陀螺力矩的影響，降低機(jī)匣負(fù)荷，提高飛機(jī)機(jī)動(dòng)性能。為了滿足先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的需要，進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的研究十分必要。本文研究了兩種不同中介支承聯(lián)接方式的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，即中介軸承內(nèi)圈與低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接、外圈與高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接，和中介軸承外圈與低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接、內(nèi)圈與高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接。針對(duì)這兩種反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，本文開(kāi)展了以下工作： （1）建立了雙轉(zhuǎn)子系

2、統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型，發(fā)展了直接傳遞矩陣法，研究了雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速特性，分析了支承剛度、轉(zhuǎn)速比和陀螺力矩對(duì)其臨界轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律以及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)應(yīng)變能的分布，比較了兩種反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速特性的異同點(diǎn)，并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了支承剛度對(duì)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。研究表明陀螺力矩是同向旋轉(zhuǎn)與反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速特性存在差異的主要原因。 （2）應(yīng)用直接傳遞矩陣法，分析了輪盤(pán)的形心軌跡和質(zhì)心位置變化規(guī)律，研究了反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)不平

3、衡響應(yīng)，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明：反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)依次通過(guò)以某轉(zhuǎn)子為主激勵(lì)的臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，主激勵(lì)轉(zhuǎn)子盤(pán)會(huì)依次發(fā)生質(zhì)心轉(zhuǎn)向。 （3）考慮中介軸承的變剛度振動(dòng)，分析了不同旋轉(zhuǎn)方向下中介軸承剛度的非線性變化規(guī)律。在分析中介軸承各構(gòu)件運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和所受載荷的基礎(chǔ)上，建立了中介軸承動(dòng)力特性分析模型，研究了不同的工作方式對(duì)中介軸承滾子自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、保持架轉(zhuǎn)速以及滾子載荷的影響，對(duì)比了它們的工作性能。研究結(jié)果表明：反向旋轉(zhuǎn)的中介軸承受載滾子

4、數(shù)目較多，打滑率較低，可延長(zhǎng)其疲勞壽命；但滾子自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較高，會(huì)縮短滾子的疲勞壽命，所以兩種旋轉(zhuǎn)方向的中介軸承各有利弊，應(yīng)據(jù)具體情況具體分析。 （4）考慮中介軸承剛度的非線性變化，推導(dǎo)了反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的非線性動(dòng)力學(xué)方程，研究了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、不平衡量和中介軸承徑向間隙對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x取轉(zhuǎn)速與不平衡量，可以降低轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)的非線性振動(dòng)；減少中介軸承的徑向間隙，有利于系統(tǒng)的非周期運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>