反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性研究.pdf

1、反向旋轉(zhuǎn)的雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)已被相當一部分航空發(fā)動機采用，以利于減小高、低壓轉(zhuǎn)子陀螺力矩的影響，降低機匣負荷，提高飛機機動性能。為了滿足先進航空發(fā)動機研制的需要，進行反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學特性的研究十分必要。本文研究了兩種不同中介支承聯(lián)接方式的雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，即中介軸承內(nèi)圈與低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接、外圈與高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接，和中介軸承外圈與低壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接、內(nèi)圈與高壓轉(zhuǎn)子聯(lián)接。針對這兩種反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的動力特性，本文開展了以下工作： （1）建立了雙轉(zhuǎn)子系

2、統(tǒng)動力學分析模型，發(fā)展了直接傳遞矩陣法，研究了雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速特性，分析了支承剛度、轉(zhuǎn)速比和陀螺力矩對其臨界轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律以及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)應(yīng)變能的分布，比較了兩種反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速特性的異同點，并通過試驗驗證了支承剛度對雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。研究表明陀螺力矩是同向旋轉(zhuǎn)與反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速特性存在差異的主要原因。 （2）應(yīng)用直接傳遞矩陣法，分析了輪盤的形心軌跡和質(zhì)心位置變化規(guī)律，研究了反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)不平

3、衡響應(yīng)，并通過試驗進行了驗證。研究結(jié)果表明：反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)依次通過以某轉(zhuǎn)子為主激勵的臨界轉(zhuǎn)速時，主激勵轉(zhuǎn)子盤會依次發(fā)生質(zhì)心轉(zhuǎn)向。 （3）考慮中介軸承的變剛度振動，分析了不同旋轉(zhuǎn)方向下中介軸承剛度的非線性變化規(guī)律。在分析中介軸承各構(gòu)件運動特點和所受載荷的基礎(chǔ)上，建立了中介軸承動力特性分析模型，研究了不同的工作方式對中介軸承滾子自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、保持架轉(zhuǎn)速以及滾子載荷的影響，對比了它們的工作性能。研究結(jié)果表明：反向旋轉(zhuǎn)的中介軸承受載滾子

4、數(shù)目較多，打滑率較低，可延長其疲勞壽命；但滾子自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較高，會縮短滾子的疲勞壽命，所以兩種旋轉(zhuǎn)方向的中介軸承各有利弊，應(yīng)據(jù)具體情況具體分析。 （4）考慮中介軸承剛度的非線性變化，推導了反向旋轉(zhuǎn)雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應(yīng)的非線性動力學方程，研究了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、不平衡量和中介軸承徑向間隙對系統(tǒng)響應(yīng)特性的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：通過適當?shù)剡x取轉(zhuǎn)速與不平衡量，可以降低轉(zhuǎn)子－軸承系統(tǒng)的非線性振動；減少中介軸承的徑向間隙，有利于系統(tǒng)的非周期運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>