某型涡扇航空发动机双转子—轴承系统动力学特性分析

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1、硕士学位论文某型涡扇航空发动机双转子-轴承系统动力学特性分析DYNAMICCHARACTERISTICSANALYSISOFTHEDUALROTOR-BEARINGSYSTEMOFATURBOFANAEROENGINE王思聪哈尔滨工业大学2015年7月中图分类号：V235.13学校代码：10213UDC：621密级：公开工学硕士学位论文某型涡扇航空发动机双转子-轴承系统动力学特性分析硕士研究生：王思聪导师：焦映厚教授申请学位：工学硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2015年7

2、月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V235.13UDC:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDYNAMICCHARACTERISTICSANALYSISOFTHEDUALROTOR-BEARINGSYSTEMOFATURBOFANAEROENGINECandidate:WangSicongSupervisor:Prof.JiaoYinghouAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngi

3、neeringSpeciality:MechanicalDesignandTheoryAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要航空发动机作为一种高转速、强耦合的热力机械，其核心技术一直是各国竞相追求的目标。航空发动机常采用双转子结构，国内外研究者对该结构的动力学

4、分析方兴未艾。本文改进了整体传递矩阵法，针对某型涡扇航空发动机双转子-轴承系统动力学特性进行计算分析并仿真验证，主要研究双转子-轴承系统临界转速、轴承刚度对临界转速影响程度、双转子-轴承系统各阶振型及双转子-轴承系统不平衡响应。改进了整体传递矩阵法，并推导出耦合大单元的传递矩阵。通过改进使整体传递矩阵法在运算过程中包含了轮盘厚度，提高了动力学特性分析精度。研究了单盘双转子算例在计入、不计入轮盘厚度两种情况下的临界转速、各阶振型及不平衡响应，结果表明计入轮盘厚度的整体传递矩阵法计算结果更接近于仿真结

5、果，并且误差减小程度比较明显。建立AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统简化模型。结合AЛ-31Ф发动机整体结构图，分别建立高、低压转子的计算简化模型和结构简化模型，并识别模型中各结构尺寸参数。根据两转子间轴承耦合关系，建立该型发动机双转子-轴承系统简化模型。分析AЛ-31Ф发动机双转子-轴承系统的临界转速及各阶振型。计算双转子-轴承系统临界转速及各阶振型，研究各轴承刚度变化对转子临界转速的影响程度。将计算值与正常工作转速对比，结果表明各阶临界转速均远离发动机正常工作转速并留有足够裕度。分析AЛ-31

6、Ф发动机高、低压转子不平衡响应。在高、低压转子的不同位置依次施加不平衡质量，分析不平衡质量施加在不同位置时各轴承受到影响的程度。仿真验证双转子-轴承系统动力学特性。建立双转子-轴承系统有限元模型及高、低压转子线单元模型，通过有限元软件对双转子-轴承系统的动力学特性进行仿真，并将仿真结果与计算结果对比，结果表明仿真结果与计算结果基本相符。关键词：动力学特性；传递矩阵法；双转子；轮盘厚度；模拟仿真I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheaeroengineisakindofhighspe

7、edandstrongcouplingthermalmachine,anditscoretechnologyhasbeenthetargetofthecountriesallovertheworld.Dualrotorstructureisoftenusedinaeroengine.Thedynamicanalysisofthisstructureisintheascendantathomeandabroad.Thisarticleimprovedthewholetransfermatrixmet

8、hod,anduseitonthedynamicsanalysisandsimulationforthedualrotor-bearingsystemofaturbofanaeroengine.Thisatriclemainlyresearchonthecriticalspeedofthedualrotor-bearingsystem,bearingstiffnessimpactoncriticalspeed,thevibrationmodeofthedualrotor-beari