多故障耦合作用下轴承-转子-机匣系统非线性动力学分析

发布时间：2021-08-12 04:48

　　转子系统作为类似于航空发动机等大型旋转机械的主要组成部分,因其通常工作在比较恶劣工作环境中,故不可避免的会发生多种故障。本论文以多故障作用下单跨及双跨滚动轴承-转子系统作为研究对象,综合考虑碰摩、裂纹、松动等故障及气流激振力和螺栓法兰结构因素,结合部分系统参数对其故障机理作了仿真研究,研究主要分作以下几个方面:综合考虑碰摩、裂纹与松动等故障。在国内外学者研究基础上,将三者进行耦合研究。先分析单一故障再分析耦合故障对系统稳定性的影响。研究表明:碰摩故障可使系统一阶临界转速升高,采集信号呈现出较高连续谱成份;裂纹故障可使一阶临界转速降低,采集信号呈现出较高分数倍频成份;松动故障不改变一阶临界转速,采集信号呈现出较高三倍频成份。考虑转子上叶片产生的气流激振力效应。对传统Alford气流激振力加以改进,推导出了更加符合实际情况的直叶片和扭叶片气流激振力公式,并就两转子叶片不同组合形式作了探究。研究表明:当两转子叶片为同类形状时,运动较为稳定。随着进气速度和叶片高度的增加,“双直”叶片在超一阶临界转速范围内稳定性变化明显,“双扭”叶片在低于一阶转速和超二阶转速范围内稳定性变化明显,“扭直”叶片在... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

单转子

中国民航大学硕士学位论文3支撑方案的选择应本着安全性、经济性等因素灵活选择。图1-2为两种常见单转子支承方案，其共性是都选用两轴承支承，区别在于前者为1-0-1式，其含义为：压气机转子前方有一轴承，涡轮转子后方有一轴承，两者之间没有轴承来支承，即两者是一个整体，并未区别开来。后者为1-1-0式，其含义为：压气机转子前方有一轴承，涡轮转子后方没有轴承来支承，两者之间有一轴承来支承。图1-3则为两种常见双转子支承方案，其中图1-3(a)的JT9D航空发动机低压转子选择0-1-1式滚动轴承支承，高压转子选取1-1-0式滚棒轴承支承。图1-3(b)的PW400航空发动机低压一侧转子选取0-2-1式作为支承，高压一侧转子选取1-1-0式作为支承，以此来适应各自工作环境。(a)1-0-1两支点支承形式(b)1-1-0两支点支承形式图1-2单转子支承方案(a)JT9D航空发动机支承形式(b)PW400航空发动机支承形式图1-3双转子支承方案

中国民航大学硕士学位论文11()1()10()rxyekfxPeefyPe(2.2)图2-1局部碰摩模型2.2.2裂纹故障包括航空发动机在内的大多数旋转机械工作环境都比较恶劣，经常处于高温、高压、高转速状态下，由于其转轴长期作高负荷旋转，在交变应力作用下，在其表面不可避免的会产生裂纹。裂纹一旦出现会以很快的速度向四周蔓延，严重影响系统稳定性，可能会引发灾难性后果。在转子动力学领域中主要是通过开闭函数来描述裂纹对系统振动特性的影响，常用的裂纹开闭函数有三种，分别是方波模型、余弦波模型以及综合模型，它们是基于转子运转过程中裂纹模型截面变化过程而推倒出来的，可用f来表示，以下是三种国内外学者科研常使用的开闭函数：(1)方波模型方波模型可用数学表达表示为：122220,1,2...02222kkfkkk(2.3)此模型最早起源于Gasch[57]的一个假设，他认为裂纹的开闭是一个瞬间过程，发生了阶跃现象，不考虑裂纹开闭中间过程，此种模型对裂纹描述较为粗略。(2)余弦波模型顾名思义，余弦波模型是借助于余弦函数表示的一类特殊模型，可表示为：


本文编号：3337616