民航發(fā)動機轉子系統故障機理仿真及實驗研究.pdf

1、隨著我國民航事業(yè)的快速發(fā)展，對民航飛機的使用效率及安全要求日益提高，民航發(fā)動機的穩(wěn)定運行及快速排故成為航班安全高效運營的重要保障。低壓轉子系統是民航發(fā)動機的核心旋轉部件，由于機械故障引起的民航發(fā)動機轉子系統非正常結構振動對民航飛行安全有重要影響，掌握其故障機理可有效提高發(fā)動機故障診斷精確性，從而降低診斷維修成本。研究故障狀態(tài)下發(fā)動機轉子系統機械故障機理，建立準確的故障力學模型，從而獲得轉子系統故障特征及對故障機理更深層的認知，這對于民航

2、發(fā)動機轉子系統整體設計和使用維修更有意義。所以本研究基于簡化的民航發(fā)動機低壓轉子系統結合各故障力學模型，通過數值計算方法求解并分析故障狀態(tài)下動力學特性，主要研究內容包括:
　　首先，建立簡化后民航發(fā)動機轉子系統動力學模型，推導考慮Hertz接觸理論及EHL彈流潤滑理論的滾動軸承力方程，并在轉子模型中引入彈性支承條件下同心型擠壓油膜阻尼器結構，采用Runge-Kutta數值解法進行求解，分析EHL彈流潤滑理論及擠壓油膜阻尼器對于轉子

3、系統動力學特性的影響。
　　其次，通過定義滾動軸承凹坑及球缺尺寸建立內圈及滾動體故障力學模型，分析含有滾動軸承故障的轉子系統動力學特性;基于材料力學方法建立齒式聯軸器單齒嚙合剛度模型，通過考慮不對中故障單齒嚙合距離計算得到齒式聯軸器不對中嚙合力，分析齒式聯軸器不對中故障下轉子動力學特性;基于六自由度空間梁單元建立轉子系統動力學模型，根據卡氏定理通過應力強度因子計算裂紋軸段附加柔度矩陣從而得到裂紋剛度矩陣，并結合應力強度因子為零法來

4、模擬裂紋呼吸效應，采用Newmark數值解法進行求解，分析裂紋故障下轉子系統動力學特性;并進一步討論擠壓油膜阻尼器分別對于滾動軸承故障、齒式聯軸器不對中故障以及裂紋故障下轉子系統動力學特性的影響。
　　最后，基于簡化后民航發(fā)動機轉子系統搭建0-2-1支承形式實驗臺，采用電渦流傳感器和壓電式加速度傳感器進行振動數據測量，分別進行轉子系統不對中故障模擬實驗、松動故障模擬實驗、不對中-碰摩耦合故障模擬實驗以及滾動軸承故障模擬實驗研究，對