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《支承總剛度對渦輪泵轉子臨界轉速及穩(wěn)定性的影響》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、第40卷第1期2014年2月火箭推進JOURNALOFROCKETPROPUI_SIONV01.40.No.1Feb.2014支承總剛度對渦輪泵轉子臨界轉速及穩(wěn)定性的影響竇唯,褚寶鑫(北京航天動力研究所,北京100076)摘要:針對低溫液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉子非線性系統(tǒng)開展了支承總剛度對臨界轉速及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響研究。建立了渦輪泵轉子非線性系統(tǒng)的動力學模型,在有安裝偏心條件下分別研究了泵端和渦輪端支承總剛度變化對轉子系統(tǒng)臨界轉速和穩(wěn)定性的影響,給出了失穩(wěn)轉速隨支承總剛度的變化規(guī)律,為液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉子系統(tǒng)結構設計、診斷與維護.提供理論依據。關鍵詞:液體火箭發(fā)動機渦輪泵
2、;轉子系統(tǒng);支承剛度;臨界轉速;動態(tài)穩(wěn)定性中圖分類號:V434—34文獻標識碼:A文章編號:1672—9374(2014)01—0030—09EffectofbearingsupportingstiffnessondynamicstabilityandcriticalspeedofturbopumprotorsystemDOUWei,CHUBao-xin(BeijingAerospacePropulsionInstitute,Beijing100076,China)Abs啾:Theinfluenceofthebeatingsupportingstiffiaessondyna
3、micstabilityandcriticalspeedofturbopumpnonlinearrotorsystemoflowtemperatureliquidrocketengineisresearchedinthispa—per.Thedynamicmodelofturbopumpnonlinearrotorsystemwasestablished.Theeffectofsuppor—tingstiffnesschangeofthebeatingnearthepumpandthebearingneartheturbineonthestabilityandcritica
4、lspeedoftherotorsystemisrespectivelyresearchedundertheconditionofinstallationdecen-tration.Theruleofvariationofinstabilityrotatespeedwithbearingsupportingstiffnessisgiven.Atheoreticalfoundationforstructuraldesign,faultdiagnosisandsafeoperationoftheturbopumprotorsysteminliquidrocketengineis
5、provided.腳ords:liquidrocketengineturbopump;rotorsystem;supportingstiffness;criticalspeed;dy-namicstability收稿日期:2013—10—09;修回日期:2013—12—13基金項目:中國航天科技集團公司支撐項目(2011JY01)作者簡介:竇唯(1977一),男,博士,研究領域為轉子動力學及設備故障診斷技術第40卷第1期竇唯,等:支承總剛度對渦輪泵轉子臨界轉速及穩(wěn)定性的影響310引言低溫液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉子通常在高轉速下工作,轉子的振動特性直接影響火箭發(fā)動機的性能。隨著
6、對渦輪泵轉子系統(tǒng)動力特性研究的深入,尤其研究轉子系統(tǒng)的臨界轉速、振型以及穩(wěn)定性等特性【l{】,發(fā)現渦輪泵軸承支承總剛度是影響動力特性的重要參數之一。因此在進行結構設計和運行時必須避開臨界轉速以保證發(fā)動機安全穩(wěn)定的運行具有重大的理論和實際意義。關于支承總剛度對轉子系統(tǒng)的臨界轉速及穩(wěn)定性研究國內外的許多學者已經開展了一些研究工作[1_101。本文針對液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉子非線性系統(tǒng)開展了軸承支承總剛度對臨界轉速及動力穩(wěn)定性的影響研究。建立了渦輪泵轉子系統(tǒng)的非線性動力學模型,計算其臨界轉速,在有安裝偏心條件下分別研究了泵端和渦輪端支承總剛度變化對轉子系統(tǒng)臨界轉速及穩(wěn)定性的影響,
7、給出了失穩(wěn)轉速隨支承總剛度的變化規(guī)律,為液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉子系統(tǒng)結構設計、診斷與維護提供理論依據。1液體火箭發(fā)動機渦輪泵轉子系統(tǒng)數學模型渦輪泵轉子軸系主要包括轉子、輪盤、軸承、鼠籠和迷宮密封等,本文采用有限元方法形成渦輪泵轉子軸系的剛度、質量和陀螺矩陣;進而建立渦輪泵轉子非線性系統(tǒng)的動力學模型。1.1非線性密封力模型渦輪泵轉子系統(tǒng)在實際運行時,其密封結構不僅起到減弱流體逸出的作用,同時近似為滑動軸承結構,滑動軸承的交叉剛度項可引起軸系的失穩(wěn)。本研究在計算時,將密封結構做滑動軸承處理,并采用Capone非線性密封