轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模及不平衡量識(shí)別方法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件，其動(dòng)力學(xué)特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和可靠性有著重要的影響。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)過程中，需要準(zhǔn)確的預(yù)測轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性，而轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性與轉(zhuǎn)子、支承座等有直接的關(guān)系。因此，本文以轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)為研究對(duì)象，在對(duì)角接觸球軸承動(dòng)剛度等性能參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合模型修正技術(shù)，建立了準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的有限元模型，并進(jìn)一步研究了基于模型的轉(zhuǎn)子不平衡量識(shí)別方法。
　　本文首先對(duì)比分析了滾動(dòng)軸承的建模方法，在此基礎(chǔ)

2、上采用擬動(dòng)力學(xué)方法建立了角接觸球軸承的力學(xué)分析模型?？紤]滾動(dòng)體的離心力、陀螺力矩等因素分析了不同轉(zhuǎn)速對(duì)軸承接觸角、接觸載荷、接觸變形以及動(dòng)剛度的影響規(guī)律，并且采用了角接觸球軸承動(dòng)剛度的等效測試方法，對(duì)角接觸球軸承的動(dòng)剛度進(jìn)行了測試，識(shí)別出了較為準(zhǔn)確的支承動(dòng)剛度。其次建立了轉(zhuǎn)子-輪盤結(jié)構(gòu)的有限元模型，采用試驗(yàn)?zāi)B(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行了有限元模型修正，使修正后的有限元模型的分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相一致，更加真實(shí)的反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性，獲得了更為準(zhǔn)確的有限

3、元模型。在此基礎(chǔ)上，考慮支承剛度隨轉(zhuǎn)速的變化，建立了轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的有限元模型，分析了支承動(dòng)剛度與靜剛度對(duì)轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響?；谛拚蟮霓D(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的有限元模型，分析了基于模型的不平衡量識(shí)別方法，依次采用Huber-M估計(jì)法和Tukey-M估計(jì)法，快速準(zhǔn)確的識(shí)別出了不平衡量的大小、相位以及作用位置。為了驗(yàn)證估計(jì)方法的魯棒性，在仿真計(jì)算的振動(dòng)位移響應(yīng)數(shù)據(jù)中加入不同程度的噪聲，對(duì)比分析了Huber-M估計(jì)法和Tukey-M估計(jì)

4、法對(duì)不同信噪比噪聲信號(hào)的識(shí)別結(jié)果，分析結(jié)果顯示出Huber-M估計(jì)法對(duì)噪聲信號(hào)的抗干擾能力優(yōu)于Tukey-M估計(jì)法，在噪聲比較大的情況下，依然能夠獲得較為準(zhǔn)確的估計(jì)結(jié)果。最后通過轉(zhuǎn)子試驗(yàn)臺(tái)，利用實(shí)測的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承處的不平衡響應(yīng)信號(hào)，結(jié)合有限元模型，進(jìn)行了不平衡量識(shí)別的試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明利用混入噪聲的測試數(shù)據(jù)，可以較為準(zhǔn)確地識(shí)別出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡量，并對(duì)修正前后有限元模型的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行了試驗(yàn)對(duì)比，利用修正后的有限元模型進(jìn)行不平衡量識(shí)別