航空发动机低压转子系统解析动力学建模
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摘要
本文以具有代表意义的涡扇发动机的低压转子系统为对象,研究基于柔度分析的复杂转子系统动力学的建模方法,并进行了临界转速和谐响应分析。典型涡扇发动机低压转子系统一般包括风扇转子和低压涡轮转子,二者采用套齿联接结构联接,且各支点具有弹性支承结构。这类转子系统具有三个支承的静不定特点,且需要考虑联轴器特性,进行动力学建模比较困难。本文考虑了支承结构的弹性特点,并计入联轴器内部的相对运动,采用弹支梁结构的柔度分析方法,推导该转子系统的整体刚度矩阵,获得四自由度解析动力学模型。以某涡扇发动机低压转子系统的动力学相似实验器为对象进行了有限元法和实验模态测试的模型验证。基于该模型,对转子系统的临界转速和动响应进行了计算,获得了支承刚度和联轴器刚度变化时对该转子系统动力学特性的影响及其敏感性。结果表明当各支点或套齿联接结构刚度较低时,转子系统的一阶临界转速随刚度的增大而提高,二阶临界转速保持不变;当支点或套齿联接结构刚度较高时,二阶临界转速基本不随刚度而变化。风扇转子左侧的支点刚度对系统的影响最大,低压涡轮转子右侧的支点刚度次之,中间支点和套齿联接结构对系统的影响基本相同,相对前两者较弱。
引文