飞机维修(发动机维修)专业毕业设计(2)

2019-04-15 19:52

系统的阻尼。依据其结构分析,前支承的阻尼器应按短轴承半油膜计算。

4)前支承总刚度、阻尼 N/m; N*s/m。

4.1.2中支承刚度和阻尼计算

中间支承位于压气机后轴颈后段,由挤压油膜阻尼器、滚珠轴承组成。

)滚珠轴承的刚度计算 。

式中:k1xx为径向刚度;Fr为径向外力;n为滚珠数量;L为滚子有效长度;β为接触角。 2)中间轴承总刚度及总阻尼计算 N/m; N*s/m。

4.1.3后支承刚度和阻尼计算

后支承位于低压涡轮轴后段,由弹性支承、挤压油膜阻尼器、滚珠轴承组成。

后支承总刚度及总阻尼计算如下: N/m; N*s/m。

4.2低压涡轮压气机转子临界转速计算

低压涡轮压气机转子是由低压压气机转子、低压涡轮转子组成的轴系.掌握轴系厂卜单独转子的动力学特性对分析整体轴系的动力学特性是十分必要的。由于低压涡轮前端以花键与低压压气机后轴径相连接,并依靠低压后轴径上的中问轴承作为其前支承点,即低压涡轮并没有独立的前支承,也就没有单独计算低压涡轮转子临界转速的必要。因此在计算整体轴系的临界转速之前.首先对低压压气机转子进行了临界转速计算分析。 4.2.1材料属性

低压涡轮压气机转子是由几种不同的主体材料结构组成,对2种不同材料的属性分别进行定义。低压压气机轮盘材料为钛合金、低压压气机后轴径为马氏体不锈钢、低压涡轮轴为马氏体不锈钢、低压涡轮为高温合金,分别计算低压压气机叶片与低压涡轮转子叶片的等效质量和等效转动惯量后.以集中质量的方式对其加载。 图2

施加各项边界条件后的转子 4.2.2计算结果及分析 )计算结果

低压涡轮压气机转子临界转速计算结果如表1所示。1-3阶临界转速的振型如(图3-图5)所示。 2)结果分析

由于低压涡轮压气机的慢车转速N1=2400r/min,工作转速为N。=7700r/min,根据本文的计算结果,可知 临界转速的安全系数: k1=Np1/N1=3680/2400=l.53 k2=Np2/N0=12330/7700=1.60 超速时的临界转速的安全系数: k2’=Np2/=12330/=1.39 4.3稳态谐波响应分析

稳态不平衡响应的计算是转子动力学分析中与临界转速计算同等重要的基木任务。稳态不平衡响应分析也可以用来确定系统的临界转速,但它更重要的任务是不是用来求解在转子系统中可能存在的不平衡量作用下,转子一支承系统的稳态不平衡响应.分析研究如何采取措施。限制最大不平衡响应及减小不平衡响应。

在任一转速下的不平衡响应,可能是若干个主振型的线性叠加,随着转速的改变可由某一阶振型向另一阶振型过渡。小平衡量的分布规律的改变可引起稳态不平衡响应的变化,不仅仅是量的变化。也会引起相应“振型”的变化。因此,稳态不平衡响应计算比临界转速计算能提供更多的有用信息。转子的激振力就是转子的转速,振动幅值与转速的平方成比例。分析该转子的不平衡响应对于掌握其在不平衡量作用下的动态响应特性是非常重要的。

4.3.1计算模型

按G1级精度确定低压涡轮转子的单位质量允许的剩余不平衡量。加重位置位于第o级压气机轮盘及涡轮盘上.第0级压气机轮盘上的不平衡量为2.54g,涡轮盘上的不平衡量为l.37g。

4.3.2计算结果

在不平衡响应计算结果中,可以得到转子在计算频域范围内的最大响应值,同时也可以得到工作转速范围内的最大响应值。最大响应值包括最大相对变形以及最大相对旋转角度。 4.4

瞬态响应分析

转子系统的瞬态响应分析主要是转子系统不平衡突然变化,作用在转子系统上的外载荷突然变化或转子系统在变转速下工作等情况下.转子系统的响应分析.包括转子系统的位移、变形以及支承结构的传递载荷分布。对于带挤压油膜阻尼器的转子系统,在机动载荷作用下的响应需进行瞬态分析。飞机机动飞行时引起的机动载荷为单位阶跃函数。 转子变速过程通常近似为等加速或等减速过程,此时有: 式中:&为转子转角;w0为初始角速度。 对运动方程式进行直接积分可以求得系统在变速时的不平衡响应。这时。式中油膜耦合力应采用瞬态力表达式,

不平衡离心力的表达式改为: (对于平面) (对于平面)

对于离心力F,应根据不同的不平衡量的相对位置来确定[5]。

在瞬态响应计算结果中,可以得到转子在计算时域范围内支承点以及叶片丢失点的最大响应值,其中包括位移、速度、加速度等。也可以得到轴心轨迹等数据;还可以从计算结果中得到转子稳定性的结论。同时也可以得到计算时域内的响应变化曲线等。 5结论

)临界转速计算结论

本文计算的该型燃机低压涡轮压气机转子的慢车转速的临界转速安全系数为1.53,全工况工作转速的临界转速安全系数为1.60,超速时的临界转速安全系数为1.39。可见,此结构方案能满足低压涡轮压气机转子稳定运行的要求.且有较高裕度。

2)不平衡响应计算结论

在工作频率范围内,转子的动态响应较小,最大变形为o.055mm(62.5Hz)。证明改进技术研究达到预期效果,精度得到很大程度的提高。因此,低压涡轮压气机转子选取的平衡精度是合理的,同时具有较小的振动幅值。


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