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文檔簡(jiǎn)介
1、高速柔性轉(zhuǎn)子葉片飛脫后產(chǎn)生的突加大不平衡載荷對(duì)轉(zhuǎn)子以及安裝環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)是現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)模擬葉片飛脫試驗(yàn)與數(shù)值仿真方法相結(jié)合,研究葉片飛脫后高速柔性轉(zhuǎn)子的突加不平衡響應(yīng)特性。主要完成了以下工作:
(1)建立了簡(jiǎn)化的轉(zhuǎn)子-支承模型,利用LS-DYNA進(jìn)行了葉片飛脫的模擬仿真計(jì)算。研究了不同飛脫質(zhì)量以及不同飛脫轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)。通過(guò)仿真分析,深入研究了不同質(zhì)量和不同飛脫轉(zhuǎn)速下,轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)以及
2、限位支承處的受力,分析得到了轉(zhuǎn)子的失效形式為軸的扭斷失效,轉(zhuǎn)子在與限位支承發(fā)生碰磨時(shí),表現(xiàn)為兩種狀態(tài):一種是轉(zhuǎn)子與限位支承保持非連續(xù)的碰擦情況下,轉(zhuǎn)子不斷回彈減少不平衡響應(yīng),這種碰擦使得軸自身發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形,此時(shí)的變形是可以恢復(fù)的;另外一種是轉(zhuǎn)子與限位支承持續(xù)碰擦而無(wú)回彈現(xiàn)象時(shí),轉(zhuǎn)子的扭轉(zhuǎn)變形將使軸在最薄弱的地方發(fā)生扭斷。這兩種狀態(tài)在不平衡響應(yīng)中順序發(fā)生。限位支承在不平衡響應(yīng)中起到限位保護(hù)作用,研究表明隨著離限位支承的軸向距離的增加,這種
3、限位保護(hù)作用越弱。對(duì)比了限位支承與軸系間隙分別為0.5mm、1mm、1.5mm三種情況下的不平衡響應(yīng),碰磨力隨著間隙的變化呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),但是間隙過(guò)大,限位支承不能很好起到限位保護(hù)的作用,可見(jiàn)碰磨力的大小并不能作為唯一反應(yīng)軸系危險(xiǎn)情況的指標(biāo),還需要綜合考慮轉(zhuǎn)子的軸心位移。
(2)利用ZUST6D型轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺(tái),研究葉片飛脫導(dǎo)致的突加不平衡載荷下高速柔性轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。比較了不同飛脫葉片的重量和葉片飛脫形式對(duì)轉(zhuǎn)子
4、軸系的突加不平衡響應(yīng)的影響;發(fā)現(xiàn)單葉片飛脫與葉片順序飛脫相比,瞬時(shí)轉(zhuǎn)子振動(dòng)與限位支承的承載所能達(dá)到的幅值具有相同的量級(jí);但是單葉片飛脫對(duì)高速柔性轉(zhuǎn)子帶來(lái)的危害性更大,長(zhǎng)時(shí)間的大不平衡量傳遞給限位支承-支承座-保護(hù)環(huán)-吊架,使支承-支承座-吊架系統(tǒng)產(chǎn)生了劇烈的振動(dòng)響應(yīng),這種響應(yīng)在真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)中可能導(dǎo)致安裝節(jié)失效;對(duì)于相同質(zhì)量的飛脫葉片,較高的飛脫轉(zhuǎn)速會(huì)導(dǎo)致限位支承-支承座-保護(hù)環(huán)-吊架系統(tǒng)更劇烈的振動(dòng)響應(yīng);在相同的飛脫轉(zhuǎn)速下,較大的飛脫質(zhì)量
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