非线性转子系统全周碰摩的摩擦热影响分析

发布时间：2020-10-28 09:11

　　 转、静件之间的碰摩是一个危害性很大的现象,也是一个过程十分复杂的现象。转、静件之间的摩擦使得接触处产生热量的累积,转子由于受热不均将产生热挠曲,改变转子不平衡量的分布,从而改变转子的振动情况。近几年来,碰摩产生的摩擦热对转子系统振动特性的影响问题开始得到越来越多的关注。针对转子、机匣碰摩摩擦热对转子系统振动特性的影响分析,本文首先建立转子-机匣碰摩有限元模型,计算碰摩产生温度场及应力场变化。建立碰摩热-结构耦合数值模型,计算不考虑和考虑摩擦热情况下转子系统发生全周碰摩时的振动特性,对比得到碰摩摩擦热对转子全周碰摩动力学特性的影响规律。具体研究内容归纳如下:(1)建立了转子-机匣碰摩有限元模型,分别进行结构分析和热-结构耦合分析,得到了转子与机匣碰摩时的温度分布和应力分布,发现了摩擦热增大了转子的碰摩应力,指出了转子、机匣碰摩摩擦热的累积效应。(2)建立了非线性转子-机匣碰摩数值模型,采用MATLAB进行了数值积分求解,分别给出了转子在无摩擦热和有摩擦热情况下发生同步全周碰摩的转速范围、碰摩处的局部温度分布、热挠曲以及转子振动特性图,揭示了摩擦热对转子同步全周碰摩动力学特性的影响规律,发现了摩擦热降低了转子进入和脱离同步全周碰摩的转速,降低了转子运动稳定性,增大了转子振幅及最大碰摩力。(3)分别给出了转子在无摩擦热和由摩擦热情况下发生反向全周碰摩的转速、碰摩产生热挠曲以及转子振动特性图,揭示了摩擦热对转子反向全周碰摩动力学特性的影响规律,发现了摩擦热降低了转子转子径向位移及运动稳定性,增大了转子进入反向全周碰摩的转速和转子振幅。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V231.92
【部分图文】：

图 2.1 有限元模型网格图计算公式，接触表面中心处于压应力最大的位置。机匣、叶片发生接触时的匣、转子两者之间是线接触，受到压力 P 后出现了弹性变形，接触，该矩形面积宽度为 2b。在接触处建立坐标系，轴向和径向为 X线处压力最大，表示为 P0，为了计算接触面其他部位的压力值，按 2.2 所示。

图 2.1 有限元模型网格图心处于压应力最大的位置。机匣、叶片之间是线接触，受到压力 P 后出现了弹宽度为 2b。在接触处建立坐标系，轴向，表示为 P0，为了计算接触面其他部位

⒍??窍咝宰?酉低橙?芘瞿Φ哪Σ寥扔跋旆治?0图 2.1 有限元模型网格图2.3.2 接触应力计算公式一般情况下，接触表面中心处于压应力最大的位置。机匣、叶片发生接触时的最大接触应力推导过程：变形前，机匣、转子两者之间是线接触，受到压力 P 后出现了弹性变形，接触处线接触转变成了一矩形面，该矩形面积宽度为 2b。在接触处建立坐标系，轴向和径向为 X 和 Z 轴变形最大的轴向接触线处压力最大，表示为 P0，为了计算接触面其他部位的压力值，按照半椭圆规律来计算，如图 2.2 所示。图 2.2 压力分布图表示接触面上的压力为[18]2201byP P (2.1)计算总压力 P，可以得到0π2hP LP；L 为接触段轴向长度。单位压力值为
【参考文献】

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本文编号：2859886