航空發(fā)動機軸承裝配條件對轉子振動特性的影響.pdf

1、滾動軸承是航空發(fā)動機轉子支承系統(tǒng)中承力和傳力的核心部件，軸承的裝配工藝參數(shù)是發(fā)動機設計和裝配階段的重要參數(shù)，對軸承的剛度特性有直接影響，進而影響轉子系統(tǒng)的動力學特性和振動特性。因此，有必要將軸承的剛度特性和轉子系統(tǒng)的振動特性與軸承的裝配工藝參數(shù)和發(fā)動機工況結合起來進行研究，為發(fā)動機的轉子動力學設計和整機振動抑制提供支持。
　　針對發(fā)動機高速角接觸球軸承、中介圓柱滾子軸承和外環(huán)固定的圓柱滾子軸承，建立了用于計算此三種軸承在冷態(tài)裝配條

2、件下及熱態(tài)工作條件下的徑向游隙和接觸角的理論模型，討論分析了軸承內、外環(huán)配合參數(shù)、軸承內、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩、發(fā)動機轉速、軸承工作溫度和中介支承結構形式等參數(shù)對軸承徑向游隙和接觸角的影響規(guī)律，為將上述參數(shù)引入軸承的剛度特性分析模型奠定了基礎。分析結果表明，軸承的裝配工藝參數(shù)和發(fā)動機的工況參數(shù)對軸承幾何參數(shù)的影響較大，設計時應注意軸承的裝配工藝參數(shù)、發(fā)動機工況參數(shù)、潤滑參數(shù)、軸承幾何參數(shù)和機械性能等相關參數(shù)的合理匹配，以提高軸承壽命，保

3、證發(fā)動機穩(wěn)定運轉。
　　建立了發(fā)動機高速角接觸球軸承的剛度特性分析模型。模型中考慮了軸承內、外環(huán)配合參數(shù)、軸承內、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩等裝配工藝參數(shù)，以及高壓轉子轉速、軸承工作溫度和聯(lián)合載荷等發(fā)動機工況參數(shù)的綜合影響，分析了某型機高壓轉子前軸承的徑向剛度、軸向剛度和角剛度隨上述參數(shù)的變化規(guī)律。結果表明，該軸承的剛度對鎖緊螺母擰緊力矩不敏感，內、外環(huán)配合參數(shù)和發(fā)動機工況參數(shù)對該軸承的剛度影響較大，設計時應考慮該軸承的剛度變化對轉子系

4、統(tǒng)動力學特性的影響。
　　以發(fā)動機中使用的圓柱滾子軸承為對象，分別建立了外環(huán)固定和內、外環(huán)同時旋轉的高速圓柱滾子軸承的剛度特性分析模型。模型中綜合考慮了軸承內、外環(huán)配合參數(shù)、軸承內、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩、發(fā)動機轉速、軸承工作溫度、徑向載荷和彈流潤滑等方面影響，對于中介軸承還涉及了內、外環(huán)的相對旋轉方向和中介支承的結構形式（一種是中介軸承內環(huán)支承在低壓轉子上，外環(huán)支承在高壓轉子上；另一種是外環(huán)支承在低壓轉子上，內環(huán)支承在高壓轉子上）

5、。分析了某型機低壓渦輪后軸承和中介軸承的徑向剛度隨各參數(shù)的變化規(guī)律，結果表明，軸承的剛度對鎖緊螺母擰緊力矩不敏感，內、外環(huán)配合參數(shù)和發(fā)動機工況參數(shù)對軸承的剛度影響較大，設計時應考慮軸承的剛度變化對轉子系統(tǒng)動力學特性的影響；中介軸承的剛度同中介支承的結構形式和內、外環(huán)相對旋轉方向緊密相關，設計時應結合發(fā)動機對于氣動性能和動力學特性的要求，合理地選取中介支承的結構形式和高、低壓轉子的相對旋轉方向，避免中介軸承的剛度變化給發(fā)動機的可靠性帶來不

6、利影響。
　　針對某型機低壓轉子的結構特征和動力學特性，以某型機低壓渦輪后軸承為對象，設計建造了全尺寸的軸承裝配工藝參數(shù)模擬實驗平臺，該實驗平臺為國內首創(chuàng)，可用于開展軸承的內、外環(huán)配合關系和鎖緊螺母擰緊力矩等參數(shù)對軸承剛度及轉子系統(tǒng)振動特性影響的實驗研究。
　　在動力學方程的基礎上，建立了振動測試和理論計算相結合的軸承剛度辨識方法，實驗研究了軸承內、外環(huán)配合參數(shù)、鎖緊螺母擰緊力矩、轉速和轉子不平衡量等參數(shù)對某型機低壓渦輪后軸

7、承剛度的影響規(guī)律。結果表明，內、外環(huán)為間隙配合時，支承剛度大幅度地隨機跳動，不符合線性條件假設。線性條件下，實驗結果與理論分析所反映的規(guī)律一致，即軸承內、外環(huán)過盈配合量增大，軸承剛度增大；轉速升高，軸承剛度增大；該軸承的剛度對內、外環(huán)鎖緊螺母擰緊力矩和轉子不平衡量不敏感。
　　實驗研究了某型機低壓渦輪后軸承內、外環(huán)配合關系、鎖緊螺母擰緊力矩和轉子不平衡量等參數(shù)對轉子系統(tǒng)振動特性的影響，并在此基礎上提出了軸承裝配工藝準則。結果表明，