民航發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障機(jī)理仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著我國(guó)民航事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)民航飛機(jī)的使用效率及安全要求日益提高，民航發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行及快速排故成為航班安全高效運(yùn)營(yíng)的重要保障。低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是民航發(fā)動(dòng)機(jī)的核心旋轉(zhuǎn)部件，由于機(jī)械故障引起的民航發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非正常結(jié)構(gòu)振動(dòng)對(duì)民航飛行安全有重要影響，掌握其故障機(jī)理可有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷精確性，從而降低診斷維修成本。研究故障狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)機(jī)械故障機(jī)理，建立準(zhǔn)確的故障力學(xué)模型，從而獲得轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障特征及對(duì)故障機(jī)理更深層的認(rèn)知，這對(duì)于民航

2、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和使用維修更有意義。所以本研究基于簡(jiǎn)化的民航發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子系統(tǒng)結(jié)合各故障力學(xué)模型，通過(guò)數(shù)值計(jì)算方法求解并分析故障狀態(tài)下動(dòng)力學(xué)特性，主要研究?jī)?nèi)容包括:
　　首先，建立簡(jiǎn)化后民航發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)考慮Hertz接觸理論及EHL彈流潤(rùn)滑理論的滾動(dòng)軸承力方程，并在轉(zhuǎn)子模型中引入彈性支承條件下同心型擠壓油膜阻尼器結(jié)構(gòu)，采用Runge-Kutta數(shù)值解法進(jìn)行求解，分析EHL彈流潤(rùn)滑理論及擠壓油膜阻尼器對(duì)于轉(zhuǎn)子

3、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
　　其次，通過(guò)定義滾動(dòng)軸承凹坑及球缺尺寸建立內(nèi)圈及滾動(dòng)體故障力學(xué)模型，分析含有滾動(dòng)軸承故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性;基于材料力學(xué)方法建立齒式聯(lián)軸器單齒嚙合剛度模型，通過(guò)考慮不對(duì)中故障單齒嚙合距離計(jì)算得到齒式聯(lián)軸器不對(duì)中嚙合力，分析齒式聯(lián)軸器不對(duì)中故障下轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性;基于六自由度空間梁?jiǎn)卧⑥D(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)卡氏定理通過(guò)應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算裂紋軸段附加柔度矩陣從而得到裂紋剛度矩陣，并結(jié)合應(yīng)力強(qiáng)度因子為零法來(lái)

4、模擬裂紋呼吸效應(yīng)，采用Newmark數(shù)值解法進(jìn)行求解，分析裂紋故障下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性;并進(jìn)一步討論擠壓油膜阻尼器分別對(duì)于滾動(dòng)軸承故障、齒式聯(lián)軸器不對(duì)中故障以及裂紋故障下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性的影響。
　　最后，基于簡(jiǎn)化后民航發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)搭建0-2-1支承形式實(shí)驗(yàn)臺(tái)，采用電渦流傳感器和壓電式加速度傳感器進(jìn)行振動(dòng)數(shù)據(jù)測(cè)量，分別進(jìn)行轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不對(duì)中故障模擬實(shí)驗(yàn)、松動(dòng)故障模擬實(shí)驗(yàn)、不對(duì)中-碰摩耦合故障模擬實(shí)驗(yàn)以及滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)