【毕业学位论文】(原稿)含碰摩故障的航空发动机整机振动建模与分析-航空器运行监

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1、中图分类号:V231.96；0322学科分类号：082304论文编号102870709-0041硕士学位论文含碰摩故障的航空发动机整机振动建模与分析研究生姓名周海仑学科、专业载运工具运用工程研究方向航空器运行监测与故障诊断指导教师陈果教授南京航空航天大学研究生院民航学院二00九年一月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofCollegeofCivilAviationEngineVibrationModeling

2、andAnalysisofAero-enginewithRubbingFaultsAThesisinVehicleOperationEngineeringEngineeringbyZhouHailunAdvisedbyProfessorNameChenGuoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringJanuary,2009承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所

3、取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，木学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对木论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复卬件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用木承诺书）作者签名：M期：摘要现代航空发动机通过减小转静间隙来追求高推重比的同时，大人加剧了转了叶片与静子机匣间的碰撞摩擦事故发半。随着航

4、空事业的发展，対航空发动机的结构完整性和可靠性的要求也越來越高，这就碍要深入认识转静碰摩故障的振动特性，为冇效地排除和预防碰摩故障提供理论依据。基于此，木文进行了如下研究工作：(1)针対航空发动机转子系统，建立了含转子碰摩故障的单/双转子-滚动轴承-机匣耦合动力学模型。在模型中，考虑了由转静碰摩所导致的机匣运动，滚动轴承外圈与轴承座Z间的弹性支承和挤压汕膜阻尼，同时，充分考虑了滚动轴承间隙、滚动轴承滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及山滚动轴承支椁刚度变化而产牛.的VC(Varyingcompliance)振动。在

5、双转子模型中还考虑了高压转了和低压转了的耦合振动。授后，运用四阶龙格库塔法获取了系统响应，并验证了模型的正确性。(2)针对单转子系统，利用时域波形图、轴心轨迹图、频谱图、Poincare图、分岔图等方法,讨论了转速对系统非线性的影响。利用频谱图和三维瀑布图分析了含碰摩故障的单转子系统频谱响应，比较了发牛碰摩与不发牛碰摩故障的频率响应的差界，发现了单转子碰摩故障诊断的故障特征频率；最后，利用航空发动机转子实验器进行了碰摩故障实验，并将实验结果与仿真结果进行了比较，结果取得了很好的一致性。(3)在双转子模型屮，不仅

6、对滚动轴承进行了较为详细的建模，而且考虑了高低压转子通过屮介轴承的耦合作用。根据双转子系统的仿真结果，首先，分析了不同转速比时，系统随碰摩刚度变化的非线性响应规律。然后，分析了双转了系统碰摩与不碰摩时频率响应的差异性，并为双转子的碰摩故障诊断提供了故障特征频率。最后，分析了转速对双转子系统的拍振响应和振倍号强度的影响，并利用双转子实验器验证了双转子系统的拍振响应规律。(4)研究了支持向量机分类器算法，利用遗传算法实现了SVM模型参数的自动选取。并将SVM运用与转子碰摩故障诊断。对于单转子系统，首先利用转子■滚动

7、轴承■机匣动力学模型仿真出大量的碰摩故障样本对支持向量机进行训练，然后利用训练好的SVM模型，对碰摩故障实验样木进行诊断，结果达到了较高的识别率。关键词：单转子；双转子；滚动轴承；耦合动力学；转静碰摩；不平衡：耦合故障；遗传算法;支持向量机；故障诊断。ABSTRACTAlongwiththeincreasingofpushweightrateofmodemaero-engine,theprobabilityofrubbingbetweenrotorandstatorhasagreatincrease.Witht

8、hehigherneedofintegrityandreliabilityfortheaero-enginestructure,Vibrationfeatureothemechanism,vibrationfeatureanddiagnostictechnologyofrub-impactbetweenrotorandstatorinrotatingmachineryarerequir