航空发动机双转子振动故障模拟试验台设计
发布时间：2017-09-08 01:14
本文关键词：航空发动机双转子振动故障模拟试验台设计
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【摘要】：航空发动机作为飞机的动力装置,是飞机性能、可靠性和成本的决定性因素,被誉为飞机的心脏。然而发动机制造成本高、寿命低、易发生故障、且难维护,是许多飞机事故发生的根源。而据统计航空发动机故障中有70%以上源于转子振动,因此解决航空发动机的振动故障一直以来都是整个发动机研制和改进过程中的重要环节之一。而在航空发动机的振动故障研究当中,试验研究作为其中最重要的辅助手段之一;它为振动故障的理论研究提供了大量的试验数据,这对于发动机的基础研究、整机设计和制造至关重要。而一般情况下采用实际设备进行试验的费用和风险性都较高,此时模拟试验台就成为大多数试验研究中最重要的组成部分。本文的主要研究内容是设计用于某型号航空发动机振动故障模拟的双转子试验台。为了确保转子试验台能够较好的模拟实际发动机的典型振动故障,采取物理和机械结构特性以及动力学特性相似的原理进行设计。计算了实际发动机转子的临界转速及振型并与给定的值进行了对比。根据实际发动机转子的临界转速及振型特性,设计了双转子试验台,并将试验台转子与实际发动机转子在支撑方式、支点跨距、支撑刚度分布、质量分布、转轴刚度分布以及转子的临界转速和振型等方面进行了对比分析,分析结果表明试验台转子和实际转子的各参数具有较高的相似度。为了确保所设计的方案切实可行,本文对相关部件进行了实验测试,测试结果表明所设计的部件能够满足试验要求。此外还研究了不同约束方式对转子临界转速的影响,并将临界转速的理论计算值与试验测量值进行对比分析,分析结果表明转子不对中、鼠笼的安装方式以及电机的约束等对转子的临界转速影响较大。通过本课题的研究,设计了用于某型号航空发动机振动故障模拟的双转子试验台,总结双转子试验台设计的一般方法。此外对临界转速有限元计算值和试验测量值的对比分析,验证了转子-支撑系统临界转速计算方法的可靠性。研究成果对于转子试验台的设计、临界转速的计算具有一定的参考意义。
【关键词】：双转子试验台 挤压油膜阻尼器 临界转速 模态振型 动力学特性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V263.6;V216.8
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-9
- 1 绪论9-16
- 1.1 课题研究背景与意义9-10
- 1.2 国内外航空发动机的振动故障模拟试验台介绍10-12
- 1.3 双转子故障模拟试验台的设计方法12-14
- 1.4 本文主要研究内容14-16
- 2 航空发动机双转子振动故障模拟试验台总体设计16-43
- 2.1 转子试验器的设计17-27
- 2.2 动力系统27-32
- 2.3 滑油系统32-36
- 2.4 测量系统36-37
- 2.5 安全防护系统37-38
- 2.6 试验器的拓展性38-39
- 2.7 振动故障模拟39-41
- 2.8 本章小结41-43
- 3 双转子试验器的振动模态设计及特性分析43-68
- 3.1 转子临界转速及振型特性的计算方法43-45
- 3.2 试验器内外转子的临界转速及振型特性45-52
- 3.3 实际航空发动机转子的临界转速及振型特性分析52-57
- 3.4 临界转速及振型的调节方法57-67
- 3.5 本章小结67-68
- 4 轴承组件及临界转速计算方法的试验验证68-80
- 4.1 测试试验台介绍68-69
- 4.2 试验测试准备69-72
- 4.3 试验测试72-75
- 4.4 测试结果分析75-79
- 4.5 本章小结79-80
- 5 总结与展望80-82
- 5.1 论文研究总结80-81
- 5.2 研究展望81-82
- 致谢82-83
- 参考文献83-87
- 附录：本人攻读硕士学位期间发表的文章和参与的课题87
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