航空发动机整机振动典型故障分析.pdf

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1、第39卷第1期2013年2月航空发动机Aemen矛neV01．39No．1Feb．2013航空发动机整机振动典型故障分析郑旭东【1972)．男，硕士。高级工程师，从事航空发动机质量管理及结构强度设计工作。收稿日期：2012一lo—12郑旭东，张连祥(中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015)摘要：为解决航空发动机整机振动问题，根据测试结果描述了航空发动机整机振动的3种典型故障：转子热弯曲引发的振动故障、转静子碰摩引发的振动故障和甩油孔位置不当引发的自激振动故障，说明了振动故障的特征，经分析认为故障发生的原因为甩油孔位置不当引发的自激振

2、动。给出了排除上述故障的措施，经验证，排故效果良好，证明了采用的排故措施有效。关键词：整机振动；自激振动；转子热弯曲；碰摩；航空发动机TypIcaIFa¨ureAnaIySiSOfAeroengineVibratiOnZHENGXu—dong，ZHANGLian一)darIg(AvICshenyallgEn舀neDesi弘aJldResearchInsdtue，shenyang110015，cllina)Abst限ct：’rosolvetheaeroe哂nevibrationfailure8，threetypicalfailureofaem

3、enginevib豫tionwereconcludedbythetextingresults．Thevibmtionfailurescausedbyt}letheHnalbowedmtor，mto卜statormbinter∽tion明doutofpositionforoilhole．Thecharacteri8ticofvih豫tionfailumw聃illuBtr砒ed．’11lem聃oni日吕elf二exeitingvibmtioncausedbytheoutofp08itionforoilhole．711legoodfailuree

4、liminationre8ultpmve8tIlatthemethodsamValid．Kaywords：engineVib糟lion；驰llLexcitingVibmtion：tlle册albowedmt0Embintemction；船roengineo引育i的措施。整机振动历来是航空燃气涡轮发动机设计、制造加工和使用中的重大问题，多数发动机在研制过程中都经历过。有的发动机在研制中时常受到振动问题的困扰。其振动超标台次比例占总试验台次的1，4—1，3，从而影响发动机调试工作的进展；有的发动机在交付使用后，因振动偏大造成的返厂率达5％左右。

5、振动的存在降低了可靠性。威胁使用安全，同时带来一定的经济损失。整机振动故障产生的原因很复杂。多是各种综合因素共同作用的结果。因此，弄清整机振动的规律，确定发生振动故障的原因，寻求解决振动偏大故障的有效措施，是航空发动机振动理论和工程应用研究人员面临的重要任务。本文阐述了航空发动机整机振动的典型故障，分析了故障产生的机理和原因。提出了解决故障所采取1转子热弯曲引发的振动故障国内外航空发动机研制部门非常重视对转子热起动问题的研究和验证工作。美国空军的涡轮发动机结构完整性大纲指出，从满足飞机战术要求来讲，应该将解决热起动问题列入修改结构或冷却流路

6、等日程，并已将研究挠曲转子的起动问题列入新的设计和试验中。在某型航空发动机研制期间，曾多次发生转子热弯曲引起的振动偏大问题。其振动特点为在起动过程中振动突然增大多倍。存在1个相当高的振动峰值，有时导致起动终止，有时引起压气机转子叶片与机匣以及转子封严篦齿与静子叶片封严环之间严重碰摩，严重时。造成转子叶尖多处掉角和出现裂纹等后果。热起动过程的转子热弯曲问题发生在发动机停车后。此时发动机工作温度较高，叶片一轮盘一转轴封闭在机匣内，处于冷却过程中。外界气流不断从进口流向第l期郑旭东等：航空发动机整机振动典型故障分析35发动机内。由于外界气流温度较

7、低，发动机内气流温度较高，热气流密度较小，向上浮动，冷气流密度较大，向下流动。因此，转子周围温度分布不均，上部变热，下部变冷。在温度载荷作用下，转子上、下部膨胀量不同，以至发生弯曲变形。温差越大，弯曲变形程度越大，从而产生很大的不平衡量，引发较大的外传振动。大量试车数据统计分析表明，在热起动过程中的振动响应不仅与热起动前的停车时间间隔有关，同时与发动机前次试车的工作时间和达到的工作状态有关。如果前次试车工作状态较高，在高状态下工作时间较长，表明发动机已经热透，转、静子间隙处于良好状态，在热起动过程中不会发生转、静子碰摩，外传振动不会增大。如

8、果前次试车工作状态较低，在高状态下工作时间较短，即表明发动机没有热透，在热起动过程中则会发生转、静子碰摩，外传振动响应会增大，比已热透发动机的大20％～50％。实践表明，为避免在