航空發(fā)動機中介軸承試驗臺主軸臨界轉(zhuǎn)速分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文航空發(fā)動機中介軸承試驗臺主軸臨界轉(zhuǎn)速分析S p i n d l eC r i t i c a lS p e e d A n a l y s i so f A e r o - - E n g i n eI n t e r s h a f tB e a r i n g T e s t B e n c h作者姓名： 渣塑亡學(xué)科、專業(yè)： 扭越電王王猩學(xué) 號： 2 1 1 0 4 0 7 7指導(dǎo)教師： 王室洼雖4 塾拯完成日期： 2

2、0 1 4 ．4 ．2 6大連理工大學(xué)D a l i a n U n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘 要中介軸承是航空發(fā)動機的關(guān)鍵部件之一，其性能與可靠性是飛機安全運行的重要保證。由于中介軸承結(jié)構(gòu)復(fù)雜、載荷作用形式多樣、運行環(huán)境惡劣、故障早期微弱特征不易識別和提取，可靠預(yù)測航空發(fā)動機關(guān)鍵部件的壽命存在著較大困難。現(xiàn)有的中介軸承試驗臺未能考慮轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對軸承的作用，忽略

3、了實際工作條件對軸承產(chǎn)生的影響。本文按照轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的實際支撐形式設(shè)計了中介軸承試驗臺，它能夠模擬轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障、軸承缺陷以及軸承斷油等故障，可以有效反映典型工況下“軸承一轉(zhuǎn)子”系統(tǒng)的實際工作特點；試驗臺能夠提供中介軸承典型工況下的失效數(shù)據(jù)，為建立航空發(fā)動機中介軸承壽命預(yù)測模型提供數(shù)據(jù)支撐。因此，為了了解發(fā)動機的運行狀況，對關(guān)鍵部件實時狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)測，設(shè)計與開發(fā)航空發(fā)動機中介軸承試驗臺具有重要的意義。本文以中介軸承試驗臺為研究對象，對試驗

4、臺的主軸臨界轉(zhuǎn)速分析展開研究工作。文章首先介紹了中介軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)，針對航空發(fā)動機實際支撐結(jié)構(gòu)分析了中介軸承在實際工作中的作用；通過論述中介軸承典型故障產(chǎn)生的機理，設(shè)計了相應(yīng)的中介軸承試驗；討論并比較了軸承潤滑的常用方法，確定油氣潤滑為試驗臺的潤滑方式。然后，利用A N S Y S 軟件建立了雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的有限元模型，通過在中介軸承處建立兩種耦合模型：彈簧耦合模型和接觸耦合模型，分析了雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速；為了滿足系統(tǒng)撓性軸的要求，對比常用

5、的臨界轉(zhuǎn)速降低方法，選擇安裝鼠籠式彈性支承來降低系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速。其次，通過試算的方法確定鼠籠式彈性支撐的設(shè)計剛度，利用遺傳算法優(yōu)化確定鼠籠式彈性支承的結(jié)構(gòu)，從加工工藝性考慮選擇合適的尺寸參數(shù)；為觀察彈性支撐的應(yīng)力表現(xiàn)，建立了彈性支撐的有限元模型，仿真結(jié)果與數(shù)值計算較為吻合，優(yōu)化設(shè)計取得了很好的效果。安裝鼠籠式支撐的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速顯著降低，能夠滿足系統(tǒng)撓性軸的要求。最后，設(shè)計了試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。介紹了系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和總體結(jié)構(gòu)；根據(jù)試驗內(nèi)