【摘要】：航空发动机普遍采用双转子结构,即低压转子和高压转子套装的形式,转子系统的叶盘数目多,支点多,转子不平衡、支点不对中所带来的振动是航空发动机振动故障的主要来源。航空发动机内外双转子固有特性、不平衡振动响应、不平衡振动在双转子之间的耦合、内外双转子系统支点不对中条件下双转子系统的振动特性是理论和工程技术领域的重要课题,缺乏深入的研究。理论、仿真和实验相结合是研究航空发动机振动特性的主要方法,但是目前关于航空发动机双转子振动特性研究的试验台较少。本文针对某型航空发动机内外双转子系统,开展航空发动机双转子系统振动特性分析,首先基于航空发动机的内外双转子系统,引入套齿联轴器和中介轴承,根据等效质量和等效转动惯量原理对原型机进行模化,建立四盘五支点内外双转子系统简化动力学模型,分析双转子系统的固有特性。其次基于New-mark数值积分法分析内外双转子系统不平衡振动响应,考虑双转子中高低压转子的相互影响,数值仿真分析内外双转子系统各测点不平衡振动的响应规律。然后深入分析支点不对中条件下的激励机理,并在此基础上分析内外双转子系统在支点不对中条件下的振动特性,最后搭建四盘五支点双转子模型试验台,进行实验测试,通过搭建简化试验台,可以排除航空发动机中众多干扰因素的影响,分析双转子系统的振动特性,并对理论解析和数值仿真进行验证。分析结果表明当转子系统仅在低压转子或高压转子上存在不平衡时,转子系统的振动响应为单频振动,轴心轨迹为规则的圆形,若内转子和外转子上均存在不平衡质量,则转子系统的振动为双频振动,轴心轨迹复杂,并且越靠近中介支点处,耦合作用越明显;测点离不平衡质量所在位置越近,对该不平衡质量越敏感;支点不对中会出现二倍频振动;支点在水平和竖直方向上的不对中会出现耦合,转子振动响应的二倍频幅值与支点不对中量成二次方关系,与转子的负载扭矩成线性关系,与不平衡质量大小无关,一倍频幅值与支点不对中量和转子的负载扭矩无关。本文针对内外双转子系统的固有特性、不平衡振动特性、支点不对中问题,开展了内外双转子系统振动特性研究工作,分析了双转子系统的固有特性,不平衡和支点不对中条件下的振动响应,研究结论对航空发动机内外双转子不平衡故障、支点不对中故障下的振动预估、评价和控制具有重要价值。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V231.96
【参考文献】
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