航空发动机轴系轴承试验器设计与系统耦合力学特性研究

发布时间：2017-09-18 13:36

  本文关键词：航空发动机轴系轴承试验器设计与系统耦合力学特性研究

  更多相关文章： 高速滚动轴承 转子动力学 支撑刚度 航空轴承试验器

【摘要】：轴承在发动机转子中起到重要的支撑作用，滚动轴承的可靠性是保证整个转子可靠性的关键。滚动轴承在航发转子中使用时受到重载、高温、高速等极限工况的考验。通过设计、制造高性能的轴承试验器对航发主轴轴承进行性能试验，是评价轴承性能的重要手段和改进轴承设计的有效方法，业已被认为是推动轴承技术发展的基础性研究途径。 论文中设计了一种多转子轴间轴承试验装置，用于模拟航发主轴轴承的润滑特性和航发转子的动力学特性，试验器转子与航空发动机转子具有相同的工况条件、支撑型式和结构型式，可为航发高速转子和航发主轴轴承提供高精度模拟实际工况的试验平台。试验装置基于模块化思想设计，可以测试滚子轴承、深沟球轴承、角接触轴承等，可模拟的最高转速为24000r/min，最高温度可达200℃，而且双转子之间可以实现差速旋转。 论文确立了轴间轴承试验装置系统的总体布局方案，完成了轴间轴承试验器的结构设计，并采用solidworks建立了试验装置的三维建模。在简单运动学关系假设和Hertz点接触理论的基础上，建立了角接触球轴承的力学模型，求解了角接触球轴承的等效径向刚度以及轴向刚度。通过集总质量简化和轴承简化为径向弹簧单元的方法，在ANSYS中建立了试验器转子的有限元模型，首先对单箱转子进行了转子动力学分析和离心不平衡激励下的谐响应分析，，获得了单箱转子的合理工作转速区域。然后又研究了弹性膜片联轴器的动力学建模方法，并探究了转子-联轴器的耦合机理和解耦的方法，并将此结论运用到联轴器耦合的多转子动力学分析中，得到了弹性联轴器联接的多转子的精确动力学参数。通过分析轴系中轴承-箱体之间的各种耦合关系获得了轴承-箱体耦合下的有限元模型，提出了影响轴系内部载荷分配的因素即：箱体刚度、转轴刚度、载荷作用点位置。通过虚功原理的方法，建立了轴承实际载荷的求解模型。得到了大载荷或者箱体刚度不足情况下的轴承实际载荷与以上因素之间的关系。为高速、重载工况下轴承的合理润滑打下了基础。
【关键词】：高速滚动轴承 转子动力学 支撑刚度 航空轴承试验器
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：V216.8;TH133
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题来源及研究的目的和意义8-9
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究现状及分析9-14
• 1.2.1 国内外轴承试验技术现状9-12
• 1.2.2 国内外轴承动力学性能分析现状12-13
• 1.2.3 国内外转子动力学性能分析现状13-14
• 1.3 课题主要研究内容14-16
• 第2章 六轴七支点轴系轴承试验器的结构设计16-25
• 2.1 引言16
• 2.2 试验装置技术指标与单元组成16-17
• 2.3 机械主体结构设计17-23
• 2.3.1 轴系结构设计17-20
• 2.3.2 润滑结构设计20-21
• 2.3.3 附件选型与设计21-22
• 2.3.4 试验器结构22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第3章 转子-轴承动力学耦合特性研究25-45
• 3.1 前言25
• 3.2 滚动轴承力学分析25-30
• 3.2.1 滚动轴承内部的接触状态25-26
• 3.2.2 角接触球轴承的力学性能分析26-29
• 3.2.3 角接触球轴承计算结果29-30
• 3.3 有限元法求解转子的动力学特性30-32
• 3.4 转子-轴承系统的动力学分析32-38
• 3.4.1 转子-轴承动力学模型的建立32-33
• 3.4.2 各箱独立转子的动力学特性33-36
• 3.4.3 各箱独立转子的谐响应分析36-38
• 3.5 联轴器耦合效应38-44
• 3.5.1 联轴器刚化模型下的整体转子动力学分析38-39
• 3.5.2 联轴器动力学模型39-42
• 3.5.3 转子-联轴器耦合动力学分析42-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 轴承-箱体耦合力学特性研究45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 载荷分配模型研究45-51
• 4.2.1 刚体模型下轴系内部载荷分配46
• 4.2.2 轴承-箱体耦合下轴系内部载荷分配的有限元模型46-49
• 4.2.3 轴承-箱体耦合模型下的轴承载荷49-51
• 4.3 各零件刚度系数对轴系载荷分配的影响51-60
• 4.3.1 转轴刚度系数对轴系载荷分配的影响51-55
• 4.3.2 箱体刚度系数对轴系载荷分配的影响55-58
• 4.3.3 载荷作用点对轴系载荷分配58-60
• 4.4 本章小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果65-67
• 致谢67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谷永茂;起重机联轴器强度计算的分析[J];东北林业大学学报;1984年02期

2 黎达尊;;橡胶布带联轴器的应用[J];机械制造;1985年10期

3 杨承参;钢片挠性联轴器的强度试验与分析[J];机械设计与研究;1986年03期

4 陈宏中;;几种用于联轴器的不燃液评介[J];煤炭科学技术;1987年06期

5 王明庆;;锥面摩擦式联轴器及其在胶带输送机上的试验[J];制冷空调与电力机械;1989年01期

6 苏波;;锥面摩擦式联轴器在建筑机械中的应用[J];建筑机械化;1989年08期

7 裘立阳,王昭甫;膜片联轴器CAD软件包[J];热能动力工程;1992年03期

8 黄运涛;技术问答[J];华东电力;1995年04期

9 郭建瑞，张彪;联轴器系列设计方法探讨[J];机械设计;1995年07期

10 王铁铮;增强电动葫芦联轴器的可靠性[J];机械工人.冷加工;1995年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张继乾;贾胜磊;;联轴器的选型及其维护[A];中国计量协会冶金分会2010年会论文集[C];2010年

2 郭建文;;联轴器综合故障检测装置[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年

3 郭建文;;联轴器综合故障检测装置[A];节能减排 绿色制造 智能制造——低碳经济下高技术制造产业与智能制造发展论坛论文集[C];2010年

4 陈健康;;大型轧钢电机大轴轴端配装客户联轴器的方法(摘要)[A];2010全国机电企业工艺年会《上海电气杯》征文论文集[C];2010年

5 赵广;龙鑫;葛存飞;刘占生;;联轴器对转子-轴承系统稳定性影响[A];第9届全国转子动力学学术讨论会ROTDYN'2010论文集[C];2010年

6 王明江;;Rc2悬臂机构的故障分析及改进[A];2010全国机械装备先进制造技术(广州)高峰论坛论文汇编[C];2010年

7 王明江;;RC2悬臂机构的故障分析及改进[A];节能减排 绿色制造 智能制造——低碳经济下高技术制造产业与智能制造发展论坛论文集[C];2010年

8 申屠留芳;张相炎;;新型关节轴承式叠片联轴器[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年

9 王琢贵;;浅谈大型设备联轴器的拆装方法[A];第3届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2008年

10 曹宏瑞;何正嘉;;高速滚动轴承力学特性建模与损伤机理分析[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集（2011）上册[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 魏双林;冀联精心打造联轴器基地[N];中国化工报;2004年

2 林林;河北冀州市联轴器厂新品开发“因市而动”[N];现代物流报;2007年

3 魏双林;冀州联轴器厂产品创新添活力[N];经理日报;2003年

4 魏双林;新型轮胎式联轴器性能优越[N];中国矿业报;2005年

5 魏双林;河北推出高性能轮胎式联轴器[N];中国有色金属报;2005年

6 魏双林;河北冀州联轴器占据国内四成市场[N];中国工业报;2011年

7 记者 魏双林 通讯员 刘桂春;冀联加速新品研发开拓市场[N];中国冶金报;2006年

8 记者 李雨农;创明公司市场化发展成效显著[N];中国航空报;2008年

9 梁军;渝阳煤矿科技攻关提高安全生产效率[N];经理日报;2008年

10 若澜;Safeset限扭矩液压联轴器[N];世界金属导报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 王学锋;滑移型三叉式联轴器的抗磨损结构及其润滑特性[D];青岛科技大学;2010年

2 王天煜;高速永磁电机转子综合设计方法及动力学特性的研究[D];沈阳工业大学;2010年

3 叶振环;航空发动机高速滚动轴承动力学行为研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

4 申屠留芳;关节轴承式叠片联轴器的设计研究[D];南京理工大学;2008年

5 赵广;转子—联轴器—轴承—隔振器系统耦合动力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

6 刘秀海;高速滚动轴承动力学分析模型与保持架动态性能研究[D];大连理工大学;2011年

7 崔立;航空发动机高速滚动轴承及转子系统的动态性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

8 吴飞;双质量飞轮轴系扭振分析与试验研究[D];武汉理工大学;2010年

9 魏超;大型船用齿轮箱系统动态性能分析方法研究[D];浙江大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张弛;航空发动机轴系轴承试验器设计与系统耦合力学特性研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 石明友;高速列车联轴器开发与研究[D];江苏科技大学;2012年

3 陈U

本文编号：875855