支承刚度耦合对转子系统临界转速影响分析

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1、第3l卷第6期2014年l2月沈阳航空航天大学学报JoumalofShenyaIlgAemspaceuniVers时Vr01．31No．6Dec．20l4文章编号：2095一1248(2014)06一O007一05支承刚度耦合对转子系统临界转速影响分析李全成，王克明，肖齐林，王艳琳(沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：转子系统临界转速作为转子系统动力学特性的重要组成部分，一直受到广泛关注。在对航空发动机转子系统的临界转速进行有限元计算时，由于考虑到计算机的硬件限制，可以将带机匣的转子系统拆分成机匣和转子系统进行分别计算。通过一个带圆筒的双转子模型模拟发动

2、机的整机模型，通过计算可知：将带机匣的转子系统拆分计算相对于整体计算而言是有误差的，其误差主要来源于未考虑机匣支承间的刚度耦合。关键词：转子系统；临界转速；刚度耦合；误差分析中图分类号：v231．96文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248．2014．06．002AnalysisofeffectsofbearingstiffIlesscouplingoncriticalspeedsofrotorsystemLIQuan—cheng，WANGKe—lTling，X认OQⅢn，WANGYaIl-lin(FaultyofAerospaceEn舀neering

3、，sheny柚gAemspaceuIliVersi哆，shenyang110136，cllina)Abstract：Rotorcriticalspeed，asanimportantpartofrotordyn锄iccharacteristicsofthesystem，hasattractedwidespreadconc锄．Whenmefimteelementcalculationsareusedformecriticalspeedofaer-o—enginerotorsystem，givenmehmitationsofcomputerhardware，merotor_casings

4、ystemcanbediVid·edintocasingandmtorsystemtocalculaterespectiVely．Int11ispaper，mewholemodelw曲atwo—cyl·inderenginerotormodelsimulatedbycalculationshows：comparedwimoVerallcalculation，tlleseparatecalculationoftllecasingandrotorsystemrespectiVelyproduceserrorS，wIlichresultmainlyf如mmenon—considereds

5、tiffnesscouplingbetweentllecasingbe撕ngs．Keywords：rotorsystem；criticalspeed；stif!fhesscoupling；erroraIlalysis近年来，由于计算机技术的飞速发展，有限元法计算航空发动机转子系统临界转速被广泛使用‘¨。相对于传递矩阵法，针对大型复杂模型，有限元法求解精度更高，可以有效避免传递矩阵法带来的计算结果不稳定等缺点阻4

6、。但是当用于航空发动机整机计算时，有限元法计算规模往往非常大，超出计算机的硬件条件，给计算造成很大的困难‘5‘71。而解决这一问题常用的一个有效方法就是将机匣和转子系统分开

7、进行计算m101，如何合理地将整体模型分成机收璃日期：2013一11—01作者简介：李全成(1988一)，男，辽宁辽阳人，硕士研究生，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E-majl：liquatlchen9880809@163．com；王克明(1954一)，男，辽宁沈阳人，教授，主要研究方向：航空发动机强度、振动及噪声，E-majl：wkrll308@126．com。。8沈阳航空航天大学学报第31卷匣模型和转子系统模型进行分步计算、分析拆分计算带来的误差来源、减少拆分计算带来的误差就成了影响计算精度的一个关键因素。本文将通过一个带圆筒的简单双转子模型模拟发动机的整机模型，目

8、的是定性分析拆分计算后的误差来源，并通过计算验证误差来源的正确性，为转子系统动力特性分析的误差分析提供参考。1转静子整体有限元模型的建立在惯性参考系下，转子系统的运动微分方程为：[M]{“}+([C]+LC⋯J){矗}+[K]{M}={F}式中[肘]为质量矩阵，[c]为阻尼矩阵，Lc⋯j为陀螺力矩，[K]为刚度矩阵，{，}为外力和离心力⋯。12i。为简单起见，计算模型通过有限元法建立的三维有限元模型和边界条件如图1所示：图1整体有限元模型剖视图在保证计算精度的前提下，