轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)建模及不平衡量識別方法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是航空發(fā)動機(jī)的核心部件，其動力學(xué)特性對發(fā)動機(jī)的性能和可靠性有著重要的影響。在航空發(fā)動機(jī)設(shè)計過程中，需要準(zhǔn)確的預(yù)測轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性，而轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性與轉(zhuǎn)子、支承座等有直接的關(guān)系。因此，本文以轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)為研究對象，在對角接觸球軸承動剛度等性能參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合模型修正技術(shù)，建立了準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的有限元模型，并進(jìn)一步研究了基于模型的轉(zhuǎn)子不平衡量識別方法。
　　本文首先對比分析了滾動軸承的建模方法，在此基礎(chǔ)

2、上采用擬動力學(xué)方法建立了角接觸球軸承的力學(xué)分析模型?？紤]滾動體的離心力、陀螺力矩等因素分析了不同轉(zhuǎn)速對軸承接觸角、接觸載荷、接觸變形以及動剛度的影響規(guī)律，并且采用了角接觸球軸承動剛度的等效測試方法，對角接觸球軸承的動剛度進(jìn)行了測試，識別出了較為準(zhǔn)確的支承動剛度。其次建立了轉(zhuǎn)子-輪盤結(jié)構(gòu)的有限元模型，采用試驗?zāi)B(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行了有限元模型修正，使修正后的有限元模型的分析結(jié)果與試驗結(jié)果相一致，更加真實的反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的動力學(xué)特性，獲得了更為準(zhǔn)確的有限

3、元模型。在此基礎(chǔ)上，考慮支承剛度隨轉(zhuǎn)速的變化，建立了轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的有限元模型，分析了支承動剛度與靜剛度對轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響。基于修正后的轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)的有限元模型，分析了基于模型的不平衡量識別方法，依次采用Huber-M估計法和Tukey-M估計法，快速準(zhǔn)確的識別出了不平衡量的大小、相位以及作用位置。為了驗證估計方法的魯棒性，在仿真計算的振動位移響應(yīng)數(shù)據(jù)中加入不同程度的噪聲，對比分析了Huber-M估計法和Tukey-M估計

4、法對不同信噪比噪聲信號的識別結(jié)果，分析結(jié)果顯示出Huber-M估計法對噪聲信號的抗干擾能力優(yōu)于Tukey-M估計法，在噪聲比較大的情況下，依然能夠獲得較為準(zhǔn)確的估計結(jié)果。最后通過轉(zhuǎn)子試驗臺，利用實測的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承處的不平衡響應(yīng)信號，結(jié)合有限元模型，進(jìn)行了不平衡量識別的試驗驗證。試驗結(jié)果表明利用混入噪聲的測試數(shù)據(jù)，可以較為準(zhǔn)確地識別出轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的不平衡量，并對修正前后有限元模型的識別結(jié)果進(jìn)行了試驗對比，利用修正后的有限元模型進(jìn)行不平衡量識別