涡轴发动机细长柔性转子动力特性及高速动平衡技术研究

摘要：建立了涡轴发动机动力涡轮转子动力特性有限元分析模型,计算得到了转子的前三阶临界转速值,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性和高速动平衡试验,实测得到了转子在额定工作转速范围内高速动平衡前和高速动平衡后等状态下振动幅值随转速的变化曲线,研究结果表明：建立的计算模型反映了转子的真实情况,高速动平衡效果良好,解决了型号研制过程中的一项关键技术。     

航空发动机高速柔性转子动力特性计算

用SAMCEF／ROTOR分析软件建立了某新型涡轴发动机动力涡轮转子的有限元计算模型，并对转子的动力特性——临界转速、振型和不平衡响应进行了系统的计算分析，试验验证了计算模型的正确性。本文的研究为同类转子的动力特性计算提供了参考。     

某小型涡扇发动机柔性转子高速动平衡试验研究

试验研究某小型涡扇发动机柔性转子系统不同环境下的动力学特性;针对柔性转子的特点,采用多平面多转速影响系数法对该转子系统进行一、二阶高速动平衡试验.试验发现,真空环境下和大气环境下的动力学特性幅频特性有差异,但相频特性基本相同.结果表明,采用多平面多转速影响系数法能够有效实施柔性转子系统的高速动平衡,并且效果显著.     

基于某航空发动机振动事件的高压涡轮转子叶片超温问题研究

某航空发动机试验过程中发生振动大故障。分解后,发现高压涡轮转子叶片等多处零组件有磨损、变形甚至断裂的情况。将全台共计72片高压涡轮转子叶片委托中国航空工业集团公司失效分析中心进行分析,确认原因为高压涡轮转子叶片超温。分析高压涡轮转子叶片超温的多种可能原因,采用排除法,推断此次高压涡轮转子叶片超稳为局部超温,原因为高压涡轮导向器堵块脱落打伤高压涡轮转子叶片导致高压涡轮转子叶片冷却失效。根据推断寻找事实依据,推导故障模式。提出解决高压涡轮导向器堵块存在脱落可能性的方案,为后续高压涡轮转子叶片超温问题的判断提供分析思维导向。     

带柔性静子结构高速转子支承刚度修正方法

针对某涡轴发动机带柔性过渡段悬臂动力涡轮转子支承刚度的修正方法开展研究。以动力涡轮模拟转子为研究对象,建立了转子的有限元分析模型,基于SAMCEF分析软件计算得到了转子的前三阶临界转速和振型,在高速旋转试验器上完成了全转速范围内的动力特性试验,分析确认了柔性过渡段是导致模拟转子前两阶临界转速存在较大计算误差的主要原因,基于临界转速试验结果,提出了一种转子支承刚度的修正方法并对模拟转子的支承刚度进行了修正,推算得到了柔性过渡段的横向刚度。其次,以真实动力涡轮转子为研究对象,按修正方法对真实动力涡轮转子的支承刚度进行了修正,支承刚度修正后其前两阶临界转速的计算误差大幅减小,验证了该修正方法的正确性,修正后的计算模型很好地反映了真实转子的实际情况。研究工作对类似高速转子支承刚度的修正有重要的指导意义,可有效提高航空发动机带柔性静子结构高速柔性转子的建模精度。     

航空发动机柔性转子动平衡方法

根据航空发动机柔性转子现场动平衡实践的需要,建立向前和向后正交的柔性转子混合平衡法和平衡步骤,分别在模拟转子和真实转子对方法的可行性和有效性进行实验考核。结果表明,向前和向后正交的柔性转子混合平衡法,可有效对发动机转子实施高速动平衡,且可提高平衡效率、减少试重个数和开车次数。     

航空发动机高压转子动平衡工艺技术研究

航空发动机转子是航空发动机的重要部件,航空发动机转子动平衡工作是转子装配工艺中的重要工艺过程,航空发动机的高压压气机和高压涡轮转子的动平衡工作是保证发动机稳定工作的基础,本文针对转子部件的动平衡工艺为研究方向,具体研究了航空发动机的高压转子的平衡工艺技术,用高压转子组合平衡降低发动机振动有着至关重要意义。     

航空发动机双转子系统高/低压涡轮碰摩振动分析

针对航空发动机碰摩问题,考虑高压涡轮与低压涡轮碰摩,建立了五点支承的航空发动机双转子系统动力学模型.碰摩力模型采用Lankarani-Nikravesh滞回力模型.利用龙格-库塔法进行数值计算,并研究了双转子系统的频谱特性、幅频特性.最后,基于双转子实验台,部分验证了数值计算结果.结果表明:(1)双转子系统碰摩会使系统...     

航空发动机转子在冲击载荷下的振动响应分析与试验

考虑挤压油膜阻尼器(squeeze film damper, SFD)非线性油膜力建立了转子的运动微分方程,将转子在冲击载荷下的振动响应分解为谐响应和冲击响应,分别建立了谐响应、冲击响应的有限元模型,并开展了振动响应计算分析。在振动台上开展了航空发动机转子在不同脉宽的垂向冲击载荷下的振动特性试验研究,获取了转子在冲击瞬时的振动响应,并与计算结果进行对比分析。研究结果表明：在一定范围内,转子的振动响应随冲击脉宽变大而变小;与试验结果相比,振动响应计算误差在10.44%～20.00%。研究为冲击载荷下航空发动机转子振动响应分析和试验提供了方法,具有重要的工程应用价值。     

改进注意力机制的航空发动机试验转子系统智能故障诊断

考虑到航空发动机的工作环境十分恶劣,其故障的振动信号特征隐蔽且噪声干扰严重,为了加强网络对振动信号中关键特征的提取能力,提出了改进注意力机制的航空发动机转子系统智能故障诊断方法对航空发动机转子系统的不平衡和碰摩等故障进行诊断。提出局部池化改进的通道注意力机制,能够通过预提取局部极值解决现有通道注意力机制对航空发动机转子故障通道信息提取能力不足的问题;提出多评分机制改进的空间注意力机制,能够通过不同尺度的卷积评分解决现有空间注意力机制对航空发动机转子故障空间信息提取能力不足的问题;将二者结合构建改进的通道空间注意力机制模块,再导入一维卷积神经网络中构建改进注意力机制的一维卷积神经网络完成智能故障诊断,并且通过航空发动机转子系统故障数据集对比分析试验证明了该网络优秀的检测性能、抗噪性能和泛化性能等综合性能以及注意力机制改进方法的可行性。     

拉杆对高速柔性转子动力特性的影响

针对采用两种不同拉杆方案的低压转子,分别建立有限元分析模型,在4种组合支承刚度下,运用SAMCEF/ROTOR分析软件完成低压转子的动力特性(临界转速、振型及稳态不平衡响应)计算,通过对比分析得到拉杆对低压转子动力特性的影响。研究表明:长拉杆方案和短拉杆方案对低压转子的前三阶临界转速和前两阶振型没有实质性的影响,但对第三阶振型和稳态不平衡响应有显著影响。研究结果为某小型涡扇发动机工程设计阶段的低压转子结构设计提供了参考。     

变频涡旋压缩机转子的平衡研究

从涡旋压缩机转子的结构特点着手,简要说明了变频涡旋压缩机对转子进行动平衡操作的必要性和采取的对策.在试验过程中,采用"变转速、多平面、分步平衡"的方法,高质量地完成了该转子的动平衡试验.实验表明经过动平衡实验后可大大减小轴承的支承动反力,在高频运转下振动幅值也在允许范围内,从而达到了减小变频涡旋压缩机整机振动的目的,为变频涡旋压缩机的应用提供了理论和技术支持.     

柔性版印前预补偿处理技术的研究

当今柔性版印刷发展迅猛,柔印质量的提高变得越来越重要.本文介绍了柔性版印刷的制印特点和印前预补偿处理的技术方法.     

高速转子整机动平衡仪的开发与研究

转子动平衡的关键是提取转子不平衡振动的振幅与相位。A／D在转子不平衡振动的一个周期内,采到的点数越多,求得的振幅与相位越准,动平衡效果也就越好。本文围绕提高相位和振幅测量精度,详细论述高速转子整机动平衡仪的软、硬件设计,并通过实例介绍其在生产实际中的应用。     

低比转速高速液氮离心泵的设计与试验研究

以比转速为43的高速液氮离心泵为例阐述了低温高速离心泵的结构设计和水力设计方法。结构上采用金属波纹管密封和聚氨脂同步齿形带传动等结构形式，理论上采用水中短叶片相间的复合叶轮优化设计方法，水力试验和现场应用表明，提出了结构方案和设计方法合理可行。     

开闭裂纹挠性转子动特性研究

采用裂纹深度修正的非线性开闭裂纹模型 ,研究涡动影响下挠性裂纹转子的动力学行为。数值仿真表明 :裂纹深度与非线性响应之间有比较确定的关系。随着裂纹深度增加 ,裂纹转子会在 m/ n倍临界转速附近出现次谐波分叉现象和拟周期运动 ;在亚临界转速范围内 ,系统在 2 / 3倍临界转速处可通过倍周期分叉途径进入混沌状态 ;在超临界转速范围内 ,1、2倍临界转速的不稳定区不断扩大 ,非线性因素抑制作用使系统产生周期跳变、倍分叉和混沌等非线性力学行为 ;阻尼对系统响应有很大影响。     

柔性转子受简谐扭矩激励时的涡动

本文导出了考虑弯扭耦合振动时多圆盘转子的非线性运动微分方程,用多尺度法得出了一阶和二阶渐近解。分析说明当圆盘受简谐扭矩激励时,系统会出现组合共振,且给出了区分稳定和不稳定解的分界线。     

柔性支撑下裂纹转子振动的拟周期特性

柔性支撑下裂纹转子的振动是一种复杂的运动。本文经过研究发现：在重力占主导的前提下，柔性支撑的单盘裂纹转子其转盘与轴颈的稳态振动均呈拟周期振动特性，当转轴的静挠度远大于其振动时，裂纹引起的刚度变化可用交链模型来描述，而且，转子系统模型可被线性化，裂纹可以被转化为系统的外扰动，采用谐波平衡法可以求出系统振动的各谐波分量，从而得出裂纹转子系统的稳态振动响应。