【摘要】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)家工業(yè)制造,科技研發(fā)和國(guó)防能力的綜合體現(xiàn),隨著“兩機(jī)專(zhuān)項(xiàng)”的實(shí)施,研制世界領(lǐng)先的高精尖航空發(fā)動(dòng)機(jī)的需求十分迫切。航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作在高溫/高轉(zhuǎn)速環(huán)境下,由于制造安裝誤差、熱變形和長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的摩擦磨損,低壓轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)不對(duì)中問(wèn)題在航空發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障中廣泛存在,對(duì)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前,超靜定轉(zhuǎn)子與不對(duì)中/不平衡故障耦合后的基礎(chǔ)理論與方法嚴(yán)重不足,不能滿足目前實(shí)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研究需求,迫切需要開(kāi)展深入的研究工作。本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)超靜定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對(duì)象,分別對(duì)其完全對(duì)中、中間支點(diǎn)不對(duì)中和渦輪后支點(diǎn)不對(duì)中及不平衡耦合狀態(tài)展開(kāi)解析模型推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作,旨在為超靜定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)建模和不對(duì)中振動(dòng)控制提供一套實(shí)用有效的理論分析方法和實(shí)驗(yàn)研究思路。(1)以實(shí)際航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型為研究對(duì)象,根據(jù)套齒聯(lián)軸器嚙合接觸條件,推導(dǎo)出嚙合剛度模型,分析了其近似剛性嚙合狀態(tài),使低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)成為超靜定結(jié)構(gòu),進(jìn)而考慮超靜定和彈性支承結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)合力法和D'Alembert原理成功構(gòu)建了完全對(duì)中狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)模型,經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算,獲得了兩種模型的固有頻率和動(dòng)力學(xué)特性。(2)在完全對(duì)中的模型推導(dǎo)基礎(chǔ)上,在超靜定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中間支點(diǎn)設(shè)置不對(duì)中狀態(tài),通過(guò)撤除中間支點(diǎn)的多余約束,并附加靜態(tài)不對(duì)中力,首次引入柔度修正系數(shù),得到了中間支點(diǎn)不對(duì)中狀態(tài)的理論模型,并對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行分析,得到了中間支點(diǎn)不對(duì)中對(duì)系統(tǒng)固有頻率和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性影響的新規(guī)律。(3)基于前述研究?jī)?nèi)容,在低壓渦輪轉(zhuǎn)子后支點(diǎn)引入不對(duì)中情況,沿用“力法”求解思路,詳細(xì)推導(dǎo)了渦輪后支點(diǎn)不對(duì)中的動(dòng)態(tài)附加激勵(lì)力及對(duì)系統(tǒng)剛度矩陣的影響規(guī)律,獲得了渦輪后支點(diǎn)不對(duì)中的動(dòng)力學(xué)特性。結(jié)果表明:不對(duì)中故障不僅會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)附加激勵(lì),還會(huì)引起系統(tǒng)剛度矩陣變化,導(dǎo)致臨界轉(zhuǎn)速漂移,2×振動(dòng)和內(nèi)“8”字形軸心軌跡,后續(xù)實(shí)驗(yàn)與理論結(jié)果吻合較好。(4)針對(duì)超靜定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)完全對(duì)中狀態(tài)、中間支點(diǎn)不對(duì)中和渦輪后支點(diǎn)不對(duì)中理論解析模型的固有特性和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),證明所建立的理論模型,能夠很好的預(yù)測(cè)動(dòng)力學(xué)特性及變化規(guī)律,研究結(jié)果為以航空發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為代表的超靜定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)建模、振動(dòng)控制和故障診斷提供了理論思路和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：V231.96

【參考文獻(xiàn)】

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3 張大義;劉燁輝;梁智超;馬艷紅;洪杰;;航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速求解方法[J];推進(jìn)技術(shù);2015年02期

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本文編號(hào)：2624110