机匣安装边在气体力和轴向力作用下的特性研究

发布时间：2017-09-23 08:02

  本文关键词：机匣安装边在气体力和轴向力作用下的特性研究

  更多相关文章： 机匣 同心度 强度 刚度 密封性

【摘要】：机匣是航空发动机的重要部件之一,它可通过轴承支承旋转件,也可固定静子叶片和附件等,在机匣上还有为各种用途而设计的凹槽或孔穴等,结构较为复杂。高速旋转的转子,对支点的同心度要求很高,机匣安装边“对”之间只能采用硬连接,而机匣工作过程中,不仅要承受内部气体压力和螺栓预紧力,而且还要受到前后机匣的轴向力作用,受力较为复杂。因此,安装边连接结构设计不仅要考虑强度、刚度、同心度的要求,还要满足密封性要求。本文首先研究螺栓联接结构参数及预紧力对机匣同心度的影响,使用有限元和MATLAB软件,采用最小二乘法拟合圆心的方法,研究了螺栓预紧力、位置和数量对某型航空发动机静子机匣同心度的影响,同心度随着螺栓预紧力和螺栓数量的增大而增大,而螺栓的位置对同心度的影响没有规律性变化;使用神经网络和Monte Carlo相结合的方法对多个螺栓的位置和预紧力变化进行了统计分析,分别得到了多个螺栓位置和预紧力变化对同心度的影响。以某型航空发动机压气机机匣为模型,采用有限元法分别计算了机匣安装边在不同的螺栓预紧力、内部气体压力和轴向力作用下,螺栓、安装边和机匣的应力和变形,计算分析表明内部气体压力对螺栓、安装边和机匣的应力变化影响不大,轴向力对螺栓、安装边和机匣应力有一定的影响,而螺栓预紧力对螺栓、安装边和机匣的应力影响最大;而安装边的变形随着内部气体压力、螺栓预紧力和轴向力的变化,没有呈现出规律性。而机匣的变形随着轴向力的增加而增大,随着螺栓预紧力的增加而减小。本文分析了分半式机匣和分段式机匣安装边泄漏的情况,使用有限元软件对分段式机匣的泄漏问题进行了计算研究和试验验证,得到内部气体压力对安装边间隙的影响较小;而在轴向力不变的情况下,随着螺栓预紧力的增大,安装边间隙减小;在螺栓预紧力不变的情况下,随着轴向力的增大,安装边间隙增大。试验结果证明了有限元计算的正确性。本文通过对机匣安装边强度、刚度、同心度和密封性的综合研究,为航空发动机静子机匣的设计提供了参考。
【关键词】：机匣 同心度 强度 刚度 密封性
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-18
• 1.1 选题背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 课题研究内容16-18
• 第2章 机匣安装边结构分析研究18-29
• 2.1 螺栓联接结构分析18-19
• 2.2 安装边的应力分析19-20
• 2.3 安装边刚度分析20-23
• 2.4 机匣安装边泄漏理论分析23-29
• 2.4.1 安装边尺寸23-24
• 2.4.2 螺栓数量的确定24-27
• 2.4.3 分析螺栓间距对安装边泄漏的影响27-29
• 第3章 螺栓联接对静子机匣同心度影响的研究29-42
• 3.1 有限元法29-30
• 3.2 理论分析研究30-34
• 3.2.1 同心度理论研究30
• 3.2.2 最小二乘法理论研究30-32
• 3.2.3 统计理论研究32-34
• 3.3 某型航空发动机静子机匣有限元分析34-41
• 3.3.1 有限元模型的建立34
• 3.3.2 模型材料属性的设置34-35
• 3.3.3 模型网格的划分35
• 3.3.4 模型边界条件的设置35-36
• 3.3.5 计算结果分析36-39
• 3.3.6 多个螺栓预紧力和位置变化分析39-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 机匣安装边静强度和静刚度的研究42-61
• 4.1 有限元计算分析42-44
• 4.1.1 有限元模型的建立42
• 4.1.2 模型材料属性的设置42-43
• 4.1.3 模型网格的划分43
• 4.1.4 模型边界条件的设置43-44
• 4.2 计算结果分析44-59
• 4.2.1 应力结果分析44-52
• 4.2.2 变形结果分析52-57
• 4.2.3 刚度计算57-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第5章 机匣安装边泄漏分析研究61-69
• 5.1 安装边泄漏分析61-65
• 5.1.1 分半式机匣泄漏分析61-63
• 5.1.2 分段式机匣泄漏分析63-65
• 5.2 安装边处间隙分析研究65-67
• 5.3 本章小结67-69
• 第6章 安装边螺栓联接密封试验研究69-82
• 6.1 有限元模型分析69
• 6.2 有限元结果分析69-70
• 6.3 试验方案的确定70-74
• 6.3.1 试验目的70-71
• 6.3.2 试验装置结构71-72
• 6.3.3 数据采集装置72
• 6.3.4 埋入式螺栓应变计72-74
• 6.3.5 试验步骤74
• 6.4 试验参数的确定74-75
• 6.4.1 螺栓预紧力大小的确定74
• 6.4.2 试验件内压计算74-75
• 6.5 螺栓加载方案的确定75-76
• 6.5.1 ASME PCC-1 方案75-76
• 6.5.2 JIS B 2251方案76
• 6.5.3 顺次加载方案76
• 6.6 试验结果与分析76-81
• 6.6.1 不同加载方案下试验件预紧力规律76-79
• 6.6.2 不同加载方式下安装边处泄漏情况79-81
• 6.7 本章小结81-82
• 结论82-85
• 参考文献85-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文88

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本文编号：904095