止口约束下盘轴结构螺栓紧固策略的研究

发布时间：2020-07-09 20:44

【摘要】：低压涡轮轴-盘是涡扇航空发动机的核心转子部件,是高压涡轮、高压压气机等转子件的装配基准。这类盘轴转子件的结构较为复杂,安装边上螺栓孔众多,且通过止口结构的过盈配合来实现装配过程中的定心定位作用。由于止口过盈约束的存在,在同一多螺栓紧固策略下,有止口结构盘轴件在螺栓紧固下的装配变形形式与无止口结构盘轴件的装配变形不同,尤其是装配变形的大小和方向有明显的差异。同时,多螺栓紧固策略直接影响了低压涡轮轴-盘的装配精度,间接影响了以低压涡轮轴-盘为装配基准的其它转子部件的装配精度。提高低压涡轮轴-盘装配精度和螺栓紧固的可靠性对航空发动机的整机运行寿命有着重要意义。本文以提高带止口结构盘轴件的装配精度和降低多螺栓连接最终残余预紧力的离散度为研究目的,建立了带止口结构多螺栓连接盘轴有限元参数模型,从多螺栓紧固策略和结构几何参数两个角度研究分析了止口约束下盘轴件的装配变形规律和螺栓最终残余预紧力的分布规律。在多螺栓紧固策略对止口结构盘轴件的装配变形研究中,相邻紧固螺栓初始分布位置直接影响了多螺栓紧固过程中被连接件的装配变形分布,进而决定了多螺栓紧固策略的制定。因此,本文建立了单螺栓紧固、不同相位分布的两螺栓紧固和多螺栓紧固的止口结构盘轴有限元模型。以每一加载步下的装配变形相对变化量和相对相位角变化为切入点,分别仿真分析了单螺栓紧固下盘轴模型几何参数对盘轴模型装配变形的影响规律、相邻加载步螺栓相位分布对盘轴模型装配变形的影响规律以及多螺栓紧固顺序和被连接件几何参数对盘轴模型装配变形的影响规律。在止口结构盘轴件多螺栓紧固过程中的螺栓预紧力分布规律的研究中,本文分别仿真分析了盘轴模型螺栓紧固过程中,相邻加载步螺栓位置分布与螺栓弹性相互作用的关系,同时分析了多螺栓紧固顺序和盘轴模型几何参数对螺栓预紧力分布的影响规律。然后,以带止口结构盘轴为实验对象,验证了多螺栓紧固过程中试件的装配变形规律和相邻加载步螺栓位置分布对螺栓弹性相互作用的影响规律,并以降低装配变形和螺栓预紧力离散度为目标,提出止口结构盘轴件多螺栓紧固策略的系列建议。这些建议给以涡扇航空发动机低压涡轮轴-盘等带止口结构盘轴转子件的多螺栓紧固策略研究提供了参考。最后,论文分析了本研究中的不足之处,并结合当下的多螺栓紧固策略研究发展趋势,对未来的止口结构盘轴件多螺栓紧固策略的研究做出展望。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V235.13

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本文编号：2747956