高速柔性转子支承松动力学特征及动力特性.pdf

《高速柔性转子支承松动力学特征及动力特性.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2017年8月第43卷第8期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsAugust2017V01．43No．8http：f}bhxb．buaa．edu．ca、buaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0635高速柔性转子支承松动力学特征及动力特性于欢1，马艳红1’2一，(1．北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100083肖森1，洪杰1’22．先进航空发动机协同创新中心，北

2、京100083)摘要：针对高速柔性转子支承松动的结构特征、力学特征以及多支点转子系统动力学设计的需要，研究了转子支承结构松动引起支承刚度非连续变化的产生机理，建立了支承松动转子系统动力学模型，分析了支承松动转子系统存在混沌运动的条件，即当转子动力特性对支承刚度变化敏感时，受支承刚度阶跃影响，支承松动转子系统会产生混沌运动。根据多支点转子系统动力学特性与支承结构位置、刚度的相关性，采用优化支承位置和支承刚度的方法，使转子动力特性对支承刚度非连续变化不敏感，为多支点高速柔性转子系统的动力学优化设计提供了设计途径。关键词：

3、柔性转子；支承松动；力学特征；动力特性；优化设计中图分类号：V231．96文献标识码：A文章编号：1001．5965(2017)08．1677加7支承松动是指转子结构系统中，在初始条件或外部载荷作用下，支承结构件之间产生间隙的现象。当转子结构系统产生支承松动时，支承的约束作用会随转子振幅变化产生突变，使转子系统支承刚度具有非连续特征，一旦间隙偏离合理范围，支承松动引起的非连续支承刚度特征便会对转子系统动力特性产生不利影响，即产生支承松动故障。在航空发动机中，为满足装配及工作需要，转子结构系统不可避免会产生支承松动，如

4、轴承外环和轴承座之间的配合间隙以及保证滚子灵活运转的轴承游隙。而航空发动机主轴承，工作于高转速、高温且工作温度变化大、负荷大且变化范围宽广的条件下，因此，支承松动引起的支承刚度非连续特征对航空发动机转子系统动力特性有着极其不利影响。尤其对于高速柔性转子，由于该类转子系统质量、刚度分布极为不均，弯曲临界转速低，工作在超临界状态下，使得支承松动对高速柔性转子动力特性的不利影响更加突出。为防止高速柔性转子振动变形过大，影响叶轮机效率，因此采用多支点支承方案设计，以加强转子局部刚度，但是多支点支承对制造及装配工艺要求极高，往

5、往不能满足设计要求，进而引起支承不同心激励问题。为便于装配或减小工作状态变化对转子系统动力特性的不利影响，在支承结构中设计合理的间隙是有效的技术途径，称为支承松动设计。支承松动设计可以有效减小多支点转子系统支承不同心的影响，即利用转子与支承之间的间隙，消除支承不同心对转子的附加约束，但支承松动引起的支承刚度非连续特征，对高速柔性转子动力特性有着极其不利的影响，所以为了保障采用支承松动设计的高速柔性转子动力特性良好，有必要研究支承松动力学特征及其对柔性转子动力特性的影响。国内外学者对转子结构系统支承松动的研究主要分为2

6、个方面：一方面是对支承刚度分段线收稿日期：2016-08-01；录用日期：2016一ll-04；网络出版时间：2016-12-0714：23网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．20161207．1423．001．html基金项目：国家自然科学基金(51575022，51475021)；航空科学基金(20142151024)$通讯作者：E—mail：mayanh2002@163．corn引用格式：于欢，马艳缸，肖霖，等．高速柔性转子支承松动力学特征及动力特性ⅣJ．北京航空

7、航天大学学报，2017，43f8)：1677-1683．yuH，MAYH，XIAOS，eta1．Mechanicalanddynamiccharacteristicsofbearingwithloosenessoilhigb—speedflexibleFO—tot[JJ．JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，2017，43(8)：1677—1683(inChinese)．1678北京航空航天大学学报性转子系统动力学求解方法的研究。Kim等¨o提出

8、利用光滑函数代替分段函数的方法研究分段线性转子系统的频响特性；Karpenko等。2。创建了单点法和多点法对带有隔振环的分段线性转子系统进行数值求解；ji”o和Lee¨。等分别采用多尺度法和改造的传递矩阵法求解非线性方程，研究支承松动转子系统振动特性；闫政涛等¨。利用多项式拟合改造刚度分段线性系统恢复力表达式，采用多尺度法对非线性方程进行求解。