某型涡扇发动机整机振动特性仿真研究

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1、第33卷第5期2015年10月中国民航大学学报JOURNAL0FCIVⅡ。AVIATl0NUNn，ERSITYOFCHDiAVol’33No．5October2015某型涡扇发动机整机振动特性仿真研究谭巍1，蔡志军2，于向财1，付焱晶1(1．海军航空兵学院，辽宁葫芦岛125001；2．中国民航大学工程技术训练中心，天津300300)摘要：针对涡扇发动机整机振动故障。基于某型发动机进行发动机整机三维建模和动力学特性仿真分析。建立了转子一支承系统和静子承力系统动力学模型，仿真计算了静子承力系统在转子一支承系统支反力和碰摩力作用下的振动响应特性

2、．初步搭建了整机振动机理仿真分析平台，提高了发动机振动机理研究能力和整机振动分析诊断水平。关键词：整机振动：动力学模型；有限元分析；振动响应特性中图分类号：V235．13文献标志码：A文章编号：1674—5590(2015}05一0033一06Researchonwholeaero—en醉neVibrationspeciaUtysiIIllllation朋Ⅳ形eil，倒，绲ioun2，l，uxi铆g-c反1，删y觎一．i耐(1．№dA口池幻nAco出，Ⅳ，HMfHd∞125001，蕊i船；2．E，画聊e^增死c^n幻∽s7砌ni昭cen￡

3、er，cA嬲，兀Ⅱ面讯300300，∞i眦)Abstract：Aimingatvibmtionfaultofwholeen舒ne，wholeen百neⅡlodelisestablishedanddynamicchamcteristicsareanalyzed．Adynamicmodelofmto卜supponsystemandstatorbearingsystemisestablished，calculatingthereactionforceofstatorbearingsysteminmto卜supportsystemaswellas

4、theVibrationandresponsecharacteristjcs．Thewholeen矛nemechanicalsi舢lationaJldanalysisplatfbHnisconstmcted，promotingrese眦hcapabilityofvibrationmechanicsanddiagnoinglevelofwholeengineanalysis．Keywords：wholeaem—en西nevibmtion；dynamicmodel；finiteelementanalysis；Vibrationresponse

5、speciality安装在飞机或试验台架上的航空发动机是一个无限多自由度的振动系统，发动机整机振动就是指这一系统在各种激振力作用下的响应[11。目前，航空发动机整机振动的研究已经成为一项专门课题，众多学者对此开展了相应的研究工作。文献【2—3]提出了基于BP神经网络和支持向量机的航空发动机整机振动故障诊断方法，实现了发动机故障模式分类；文献[4]通过整体传递矩阵法对某型发动机转子一支承一机匣一安装节系统进行了整机临界转速及应变能分布的计算与分析；文献【5]运用故障方程的方法对整机振动进行了故障诊断；文献[6]针对转子支承动刚度对转子动力特

6、性的影响，分别运用静刚度和动刚度对某型发动机进行了转子动力特性计算。以上文献对发动机整机的建模多采用简化的多集中质量离散系统，但对转子一支承系统的轴承支反力进行深入研究的文献较少。本文所建立转子一支承系统和静子承力系统动力学模型，与实际航空发动机转子系统更加接近，仿真计算静子承力系统在转子一支承系统支反力和碰摩力作用下的振动响应特性，对整机振动机理仿真分析平台进行分析研究。1整机振动仿真设计发动机整机包括转子一支承系统和静子承力系统，转子系统是发动机主要振动源。转子在高速旋转时产生激振力。转子和静子承力系统通过支承轴承相互耦合，转子产生的

7、激振力以轴承支反力的形式作用于静子承力系统。此外，在某些特殊工况下，转静件会发生碰摩，产生碰摩力。整机的动力学模型如图1所示。将发动机整机隔离为转子一支承系统和静子承力系统2个研究对象，仿真分析转子一支承系统在不平衡激振力和碰摩力作用下的振动响应及动态轴承支反力，仿真分析静子承力系统在动态轴承支反力和碰收稿日期：2014—09—28：修回日期：2014一12—07基金项目：天津市科技攻关计划重点项目(06YFczGx00700)；中央高校基本科研业务费专项(zxH2012800l，zxH2012D叭O)作者简介：谭巍(1982一)，男，湖

8、北天门人，讲师，硕士，研究方向为航空发动机测试与诊断．一34一中国民航大学学报2015年10月不平l轴承支反力I衡量转子静子引起支承承力的激系统振力I碰摩力I图1整机动力学模型Fig．1Dyn