本文關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙轉(zhuǎn)子軸承試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)研究

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【摘要】：滾動(dòng)軸承作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的重要支撐部件,其性能好壞是整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。高速、重載等苛刻的工況要求軸承有更好的使用性能。為了評(píng)判軸承性能好壞,采用軸承試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)軸承的模擬試驗(yàn)成為目前最為有效的方法。本文根據(jù)試驗(yàn)軸承的技術(shù)參數(shù)和指標(biāo)研制了專用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙轉(zhuǎn)子軸承試驗(yàn)機(jī),其主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：(1)研發(fā)了一種適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承內(nèi)圈、外圈分別旋轉(zhuǎn)的雙轉(zhuǎn)子軸承試驗(yàn)機(jī),針對(duì)目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承高速、重載的苛刻工況,依據(jù)試驗(yàn)機(jī)技術(shù)參數(shù)和要求,確定了試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案,包括機(jī)械系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)及電氣與控制系統(tǒng)部分,重點(diǎn)對(duì)試驗(yàn)機(jī)的主體機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究；主要包含主軸、加載裝置、試驗(yàn)機(jī)底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完成試驗(yàn)機(jī)整體三維模型的設(shè)計(jì)。(2)試驗(yàn)機(jī)主軸由兩個(gè)錐度軸通過(guò)法蘭螺栓聯(lián)接構(gòu)成,為保證高速旋轉(zhuǎn)主軸能夠安全可靠地工作,需要對(duì)法蘭螺栓聯(lián)接進(jìn)行研究。論文依據(jù)VDI2230高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接設(shè)計(jì)理論,對(duì)主軸法蘭螺栓進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。通過(guò)對(duì)螺栓進(jìn)行受力分析,得到螺栓的等效載荷；通過(guò)對(duì)螺栓預(yù)緊力和工作載荷進(jìn)行研究,得到螺栓預(yù)緊力與工作載荷之間的關(guān)系。同時(shí),為簡(jiǎn)化對(duì)復(fù)雜法蘭剛度的計(jì)算,對(duì)法蘭單元截面進(jìn)行等效截面計(jì)算,建立法蘭聯(lián)接的剛度等效模型,計(jì)算出螺栓的初始預(yù)緊力,為之后進(jìn)行的主軸靜動(dòng)態(tài)性能分析提供數(shù)據(jù)參數(shù)。(3)試驗(yàn)機(jī)主軸作為試驗(yàn)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件,其結(jié)構(gòu)特性影響試驗(yàn)機(jī)的使用性能和壽命。為研究主軸的承載性能和振動(dòng)特性,根據(jù)設(shè)計(jì)的法蘭螺栓聯(lián)接主軸結(jié)構(gòu),采用ANSYS workbench有限元分析軟件對(duì)主軸進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)特性分析。通過(guò)進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)特性分析,得到試驗(yàn)機(jī)主軸的靜剛度、主軸螺栓應(yīng)力值值及試驗(yàn)軸承內(nèi)外圈傾角變形量。在試驗(yàn)機(jī)主軸動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析中,提取主軸前6階固有頻率和振型,分析得到主軸臨界轉(zhuǎn)速值,分析結(jié)果驗(yàn)證了主軸的動(dòng)靜態(tài)特性參數(shù)滿足技術(shù)要求,說(shuō)明主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,保證了試驗(yàn)主軸系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。本論文研究的航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙轉(zhuǎn)子軸承試驗(yàn)機(jī)是一臺(tái)滿足航發(fā)軸承試驗(yàn)需求,針對(duì)試驗(yàn)軸承內(nèi)圈和外圈分別旋轉(zhuǎn)的試驗(yàn)機(jī)。這些研究可能對(duì)其他軸承試驗(yàn)機(jī)的研制提供一些思路。
【關(guān)鍵詞】：航空軸承 試驗(yàn)機(jī) 主軸 法蘭聯(lián)接 動(dòng)靜態(tài)特性
【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】：2016
【分類號(hào)】：V263.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外軸承試驗(yàn)技術(shù)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外動(dòng)靜態(tài)特性分析研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3 軸承試驗(yàn)機(jī)種類及應(yīng)用15-16
• 1.3.1 軍品軸承試驗(yàn)機(jī)15
• 1.3.2 民品軸承試驗(yàn)機(jī)15-16
• 1.3.3 其他性能試驗(yàn)機(jī)16
• 1.4 目前存在的問(wèn)題16
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 2 軸承試驗(yàn)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案18-25
• 2.1 試驗(yàn)軸承概況18-19
• 2.1.1 航空軸承工作要求18-19
• 2.1.2 試驗(yàn)軸承參數(shù)19
• 2.2 試驗(yàn)機(jī)技術(shù)要求19-20
• 2.3 試驗(yàn)機(jī)系統(tǒng)方案20-25
• 2.3.1 試驗(yàn)機(jī)主體結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3.2 加載系統(tǒng)22-23
• 2.3.3 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)23
• 2.3.4 潤(rùn)滑系統(tǒng)23-24
• 2.3.5 電氣控制系統(tǒng)24-25
• 3 軸承試驗(yàn)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-32
• 3.1 主軸設(shè)計(jì)25-27
• 3.1.1 主軸總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-26
• 3.1.2 主軸單元主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定26-27
• 3.2 支撐軸承選型及配置27-29
• 3.3 加載裝置設(shè)計(jì)29-30
• 3.4 試驗(yàn)機(jī)底座設(shè)計(jì)30-32
• 4 軸承試驗(yàn)機(jī)主軸法蘭螺栓聯(lián)接計(jì)算32-47
• 4.1 VDI2230高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接理論簡(jiǎn)介32
• 4.2 主軸法蘭聯(lián)接剛度等效模型的建立32-40
• 4.2.1 螺栓等效載荷的計(jì)算33-35
• 4.2.2 預(yù)緊力—工作載荷關(guān)系35-37
• 4.2.3 法蘭聯(lián)接等效面積計(jì)算37-38
• 4.2.4 法蘭聯(lián)接剛度模型38-40
• 4.3 螺栓聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算40-47
• 4.3.1 檢查有效范圍41
• 4.3.2 確定擰緊系數(shù)41
• 4.3.3 最小夾緊載荷41-42
• 4.3.4 螺栓—法蘭柔度計(jì)算42-45
• 4.3.5 螺栓預(yù)緊力45-47
• 5 軸承試驗(yàn)機(jī)主軸動(dòng)靜態(tài)特性分析47-59
• 5.1 試驗(yàn)機(jī)主軸動(dòng)靜態(tài)特性分析47-48
• 5.1.1 主軸靜態(tài)性能及分析的必要性47
• 5.1.2 主軸的動(dòng)態(tài)性能及分析的必要性47-48
• 5.2 軸承試驗(yàn)機(jī)主軸有限元分析48-52
• 5.2.1 有限元理論48-49
• 5.2.2 幾何模型的建立49-50
• 5.2.3 有限元模型的建立50-52
• 5.3 主軸靜態(tài)特性分析52-54
• 5.3.1 確定接觸、邊界條件、加載52-53
• 5.3.2 主軸靜剛度分析53-54
• 5.4 主軸結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析54-59
• 5.4.1 主軸模態(tài)分析55-58
• 5.4.2 主軸臨界轉(zhuǎn)速分析58-59
• 6 結(jié)論與展望59-61
• 6.1 結(jié)論59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：940960