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《轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩約束模型與振動(dòng)響應(yīng)分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、2015年9月第41卷第9期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2015V01．41No．9http：ffbhxb．buaa．edu．cajbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2014．0647轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩約束模型與振動(dòng)響應(yīng)分析張力1，馬艷紅“”，梁智超1，洪杰1，2(1．北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，北京100191；2．先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同創(chuàng)新中心，
2、北京100191)摘要：針對(duì)轉(zhuǎn)靜子碰摩的典型力學(xué)特征，從碰摩對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加約束的角度提出了碰摩力學(xué)模型，基于該約束模型，分析了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩過(guò)程中的共振區(qū)間擴(kuò)展、振幅躍遷與不穩(wěn)定接觸等響應(yīng)特征與機(jī)理．研究了力學(xué)特征參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子碰摩振動(dòng)響應(yīng)的影響，結(jié)果表明附加約束剛度提升使得系統(tǒng)共振區(qū)間與不穩(wěn)定接觸區(qū)間增大，而轉(zhuǎn)靜子間摩擦系數(shù)升高造成系統(tǒng)共振區(qū)間減小與振動(dòng)響應(yīng)幅值的降低．建立了具有航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特征的碰摩分析模型，仿真結(jié)果表明，除碰摩約束造成的共振區(qū)間擴(kuò)展外，具有結(jié)構(gòu)特征的轉(zhuǎn)子碰摩響應(yīng)還與碰摩位置及模態(tài)振型密切相關(guān)．碰摩程
3、度較輕時(shí)，轉(zhuǎn)子瞬態(tài)響應(yīng)表現(xiàn)出擬周期振動(dòng)的特點(diǎn)，而碰摩程度嚴(yán)重時(shí)，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)趨向不穩(wěn)定，響應(yīng)特征更接近約束模型．關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)子碰摩；力學(xué)模型；特征參數(shù)；響應(yīng)特征；數(shù)值仿真中圖分類(lèi)號(hào)：V231．92文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001．5965(2015)09—1631-07碰摩作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)多發(fā)故障一直為技術(shù)人員所關(guān)注，國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了多種力學(xué)模型，試圖對(duì)碰摩過(guò)程進(jìn)行合理解釋與分析．現(xiàn)有研究使用較廣泛的主要有剛性與彈性?xún)深?lèi)模型．剛性模型不計(jì)碰摩過(guò)程靜子變形¨。1，適用于描述點(diǎn)碰摩與局部碰摩．Childs”1針對(duì)單盤(pán)轉(zhuǎn)子局部碰摩
4、，將碰摩力表示成彈性力與比例阻尼力的組合，Muszynska綜合考慮碰摩產(chǎn)生的沖擊、摩擦和局部剛化效應(yīng)，提出了一個(gè)碰摩力的數(shù)學(xué)模型"引．楊樹(shù)華等"1基于Hertz接觸理論建立了碰摩力模型，與傳統(tǒng)雙線性剛度模型的對(duì)比表明，該模型能更好刻畫(huà)碰摩的非線性過(guò)程．彈性模型假定靜子是完全彈性的，不考慮碰摩的沖擊效應(yīng)．Sawicki和Montilla．Bravo¨1的模型中不僅假設(shè)靜子是線彈性的，同時(shí)考慮了切向摩擦力的影響，并計(jì)入了靜子的質(zhì)量．單穎春等∽J對(duì)傳統(tǒng)彈性碰摩力模型進(jìn)行改進(jìn)，利用有限元接觸分析，通過(guò)擬合法獲得了碰摩力的非
5、線性指數(shù)關(guān)系．袁惠群等¨“”1提出了具有非線性接觸力、非線性摩擦力的多種非線性碰摩力學(xué)模型，并應(yīng)用于碰摩特征的研究和故障診斷，取得較好效果．現(xiàn)有研究多從碰摩力作用的角度建立碰摩分析模型，采用多種方法以求對(duì)碰摩力進(jìn)行準(zhǔn)確擬合，而較少考慮碰摩對(duì)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的約束作用及其對(duì)轉(zhuǎn)子固有振動(dòng)特性的影響．當(dāng)碰摩較嚴(yán)重尤其是持續(xù)的刮蹭時(shí)，靜子不僅對(duì)轉(zhuǎn)子施加碰撞和摩擦的力載荷，同時(shí)將對(duì)于轉(zhuǎn)子的振動(dòng)位移產(chǎn)生約束，造成轉(zhuǎn)子固有特性的改變．本文從碰摩產(chǎn)生約束效應(yīng)的角度，提出了碰摩約束力學(xué)模型，并對(duì)約束作用下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)特征進(jìn)行了研究．1轉(zhuǎn)子碰
6、摩力學(xué)模型與機(jī)理1．1碰摩約束模型航空發(fā)動(dòng)機(jī)中碰摩過(guò)程包含碰撞、摩擦和剛收稿日期：2014—10-17；錄用日期：2015-01-23；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2015-03—1714：54網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnki．net／kems／detail／11．2625．V．20150317．1454．002．html作者簡(jiǎn)介：張力(1962一)，男，遼寧莊河人，博士研究生，caochonglll@126．tom}通訊作者：馬艷紅(1975一)，女，遼寧鐵嶺人，副教授，595429802@qq．eom，主要研究方向?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)整
7、機(jī)動(dòng)力學(xué)．引用格式：張力，馬艷紅，架智超，等．轉(zhuǎn)子系統(tǒng)碰摩約束模型與振動(dòng)響應(yīng)分析fJJ．北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，41p)：1631-1637．ZhangL，MaYH，LiangzC，eta1．Constraintmodelandvibrationresponseanalysisofrotorrub·impacte】]．JournalofBe圻ngUniversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41(9)：1631—1637(inChinese)．1632北京航空航天大學(xué)
8、學(xué)報(bào)2015年度變化等復(fù)雜物理學(xué)現(xiàn)象．碰摩發(fā)生時(shí)，轉(zhuǎn)靜子件以一定的相對(duì)速度接觸，接觸的過(guò)程帶有碰撞沖擊效應(yīng)，引起復(fù)雜的瞬態(tài)橫向振動(dòng)和部分扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)¨川1．摩擦與碰撞緊密聯(lián)系，隨著接觸部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生．摩擦載荷主要依賴(lài)于部件間的正壓力、材料與部件的表面特性和相對(duì)速度等．在發(fā)生碰摩時(shí)，靜子不僅對(duì)轉(zhuǎn)子施加碰撞和摩擦的力載荷，同時(shí)對(duì)于轉(zhuǎn)子的振動(dòng)位移
