航空发动机碰摩故障的非线性动力学分析.pdf

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1、第24卷第1期2011年1月机电产品开发与钏斩Development＆InnovationofMachinery＆ElecLncldProductsV01．24．No．1Jan．．2011文章编号：1002—6673(2011)0l删-03航空发动机碰摩故障的非线性动力学分析邵秋波1，方勃1,2，武文斌1(1．沈阳建筑大学交通与机械T程学院，辽宁沈阳110168；2．哈尔滨T业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：考虑系统的陀螺效应，建立含碰摩故障的滚动轴承支撑的系统动力学模型。利用打靶法分析系统在不同碰摩间隙下的分叉和混沌行为。分析表明系统随着碰摩

2、间隙的增大，经历了混沌运动、周期运动、拟周期运动、再到混沌运动、最后进入正常周期运动的过程，且碰摩间隙对系统的动力学行为有较大的影响。关键词：陀螺效应；碰摩；打靶法；分叉与混沌中图分类号：V23文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2011．01．009NonlinearDynamicAnalysisofRubbingFaultsforAero-en西ueSHA0Qiu-B01，FANGBo”，WUWen-Binl(1．SchoolofTransportationandMechanicalEngmeeting，Shenyan

3、gJianzhuUniversity．ShenyangLiaoning110168，China；2．CollegeofmechanicalandelectricalEngineering，HarbinEngineeringUniversity，HarbinHeilongjiang150001，China)Abstract：Consideringthegyroscopiceffectofsystem，adynamicmodelofballbeatingsupportingsystemincludingrubbingfaultwasestab-lished．Be

4、haviorsofbifurcationandchaosareanalyzedbyshootingforthesystemsexciteddifferentrubbingclearances．Itisshownthatthesystemexperiencedtheprocessofmovementwhichinvolvedchaoticmotions，periodicmotion，quasi—periodicmotion，chaoticmotions，andperiodicmotion．withtheincreaseofrubbingclearance．An

5、dtheinfluenceofsystemdynamicsbehavior珊remarkablewithrubbingclearances．Keywords：gyroscopiceffect；rubbing；shooting；bifurcationandchaos0引言碰摩现象引起的机器振动异常和零部件磨损等是航空发动机中最常见的故障之一。综合碰摩故障发生的原因表明碰摩行为是复杂的非线性行为。晏砺堂、王德友等ItI研究了航空发动机转、静子系统的线性碰摩问题。但是碰摩是复杂的非线性行为。袁惠群、闻邦椿等阁研究了滑动轴承一转子一定子系统耦合故障的非线性动力学特性

6、．但是目前很多转子系统是以滚动轴承为支撑的；陈果等I，I利用数值积分的方法研究了转子系统碰摩故障的非线性动力学行为．但是分析的是结构对称布置的转子系统．未考虑系统中的陀螺效应。1系统模型建立1．1系统动力学模型建立对系统做如下考虑：①忽略低压转子与机匣的碰收稿日期：2010-”一19作者简介：部秋波(1985一)．女．山东济宁人，硕士研究生。研究方向：非线性转子动力学。摩故障，仅考虑高压转子与机匣之间的碰摩故障；②转子两端的支撑轴承是两个相同的滚动轴承．考虑滚动轴承的刚度和阻尼；③转子为柔性轴，且无轴向运动；(蓟系统正常运转，则驱动力矩与阻力矩平衡。由此简化

7、后的系统动力学模型如图l所示：0。为转子几何中心；0：为圆盘的质心。由转子动力学理论建立系统的运动微分方程：m雕—+c硝一klI《xlrxnt)+k啼％=PI+IIlrPe∞2cos∞tm。Py,r+c,ry—k以矿·y札)+k呻。一=Py+m删2sjnm‘一嘲(1)Jd0一J一0，-k_(y扩y札)+k一心=Mw+(m,#toisintot-m,rg)(r+e)sinJ3Jd0,r-J#00一k呻(xlrx甩)+k一，P=M,_P+(m,#呦2eoscat)(r+e)sinl3式中：me，Jd，J广圆盘中心处的等效集中质量、圆盘的直径转动惯量和极转动惯量；

8、k，C厂轴承处的刚度系数和阻尼系数；I【弹，kr圆盘