600吨惯性摩擦焊机主轴系统数值优化设计

发布时间：2020-06-24 14:12

【摘要】：随着科学技术的提高和社会需求的增加,大涵道比商用航空发动机的生产制造成为了当今航空工业发展的主题,轻量化、高性能的航空发动机将是21世纪航空工业发展的必然趋势,这不仅推动了各行各业的技术创新,还对先进设备制造和新工艺的发展提出了更高的要求和挑战。惯性摩擦焊的加工工艺可以满足航空发动机高温合金、钛合金盘轴类零件之间的连接,同时又是粉末合金盘类零件连接的最佳和唯一方式。先进的大吨位惯性摩擦焊机是焊接工艺施展的前提条件,是完成航空发动机部件连接的支撑基础,而作为惯性摩擦焊机的核心组成部分,主轴系统的结构和动静态特性将影响设备的运行情况,决定了设备本身的机械综合性能,同时也将决定航空部件焊后的达标与否,它甚至对整个航空发动机的使用寿命起着决定性的作用。本文的研究对象是高精密航空用600吨惯性摩擦焊机的主轴系统,目的在于分析并优化主轴结构,具体情况如下:首先,结合赫兹接触理论和滚动体载荷分布的特点,计算了圆柱滚子轴承的变形和应力。讨论了轴承装配过盈量对研究的滚动轴承的刚度的影响,确定了两组圆柱滚子轴承对主轴静态变形影响大小的优先关系;在主轴固有频率方面,本文还探究了预紧力对主轴固有频率的影响,为提升主轴固有频率的提高提供了新思路。其次,本文运用ANSYS有限元分析软件对惯性摩擦焊机的主轴系统进行了静态特性和动态特性的分析,分析结果表明主轴的静刚度和强度能够满足使用要求,主轴的一阶固有频率远高于主轴工作转速,初步验证主轴结构设计的合理性;在原有的动静态特性分析基础之上,优化了惯性摩擦焊机的主轴结构,提升了主轴的静态特性和主轴的转速范围,并且还实现了主轴结构的轻量化。最后,论文中有限元法的应用,简减小主轴系统的结构尺寸,缩短了设计周期,节约了生产成本,使得主轴的转速范围有了一定提高,这些研究成果都可以为进一步提高600吨惯性摩擦焊机的主轴系统性能提供重要的理论参考。
【学位授予单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG439.8
【图文】：

航空发动机,惯性摩擦焊

60 年代后期，美国公司 caterpillar tractor 在苏tinuous drive friction welding，CDFW）的基础的摩擦焊接技术，即惯性摩擦焊(IFW)。随后，美子制造时，率先应用了新出现的惯性摩擦焊工艺，和冶金性能的检测评估，数据分析表明大部分参数围内[14]。另外，CF6 大涵道比涡扇发动机由美国通用气机转子连接应用了惯性摩擦焊的工艺，其重量减金、粉末合金（例如，U720Li、Rene’88DT、RR1方面的广泛应用，惯性摩擦焊独有的焊接优势也年，英国 R.R 公司为美国波音公司开发了 Trent10该发动机具有高效、低排放、低油耗大涵道比等优部件之间连接，正是采用了惯性摩擦焊工艺[16-17]。和涡轮的整体构件时，也采用了惯性摩擦焊的焊接

涡轮转子,技术生产,美国,摩擦焊接

1-3 美国 MTI 应用 IFW 技术生产的涡轮转子年开始摩擦焊接工艺及装备的研究以来，性摩擦焊接工艺的特点没有充分认识，长位，尤其对高精密、大吨位的惯性摩擦焊国内的科研机构像机械科学研究院哈尔滨业的重点产品的技术需求，也开展了大吨

【参考文献】