考虑相似动力学特性的转子--支承系统模化设计方法研究

• 作 者: 陈晓兵
• 机 构: 东北大学
• 出 处: 东北大学
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 转子-支承系统 灵敏度分析 动力学相似 模化设计

转子-支承系统作为航空发动机、汽轮机、压缩机和水轮机等大型旋转机械的重要组成部分,其动力学特性决定着旋转机械的工作性能和结构安全。但由于转子-支承系统受转速、离心力、离心弯矩、恢复扭矩载荷、支承刚度、陀螺力矩和尺寸效应等众多复杂因素的影响,其动力学问题仅靠理论上的解析和数值模拟不能准确地解决,必须结合物理试验研究。在工程实际中,直接采用原型进行试验存在很大局限性,原型的复杂性也决定了直接进行完全几何相似模型试验的不可行性,因此,研究复杂转子-支承系统动力学模化设计方法,不仅具有重要的学术价值,而且对旋转机械产业发展有着重要的意义。相似理论在转子-支承系统模型设计中起着关键性作用,但在进行转子-支承系统模型设计时,往往需要采用模化设计方法。本论文中的模化设计方法是指基于灵敏度分析,设计与原型转子-支承系统动力学特性相似的简化缩尺模型的方法。本论文以某航空发动机双转子-支承系统为研究对象,针对转子-支承系统的关键部件,如转轴、转盘及支承(滚动轴承)等,分别提出动力学模化设计方法。首先,基于转子-支承系统临界转速对各参数灵敏度分析,提出一种复杂转轴结构相似模型设计方法；然后,将刚性圆盘划分依据应用到转子-支承系统中转盘结构相似设计中,并对系统中常见支承(如滚动球轴承、圆柱滚子轴承)进行动力学相似关系推导、验证及应用；最后,总结出一种复杂转子-支承系统相似设计方法。