突加不平衡下GTF发动机转子系统瞬态响应分析

针对GTF发动机低压转子系统突加不平衡瞬态响应问题,基于有限元法建立了考虑啮合单元、行星架单元、膜盘联轴器单元的多体接触、多转子耦合动力学模型,介绍了考虑非线性因素下突加不平衡瞬态响应计算方法,求解了低压转子系统的突加不平衡瞬态响应,并分析了关键部件刚度对突加不平衡的影响规律。结果表明:当风扇转子发生突加不平衡时,各部件均表现为振动幅值突增,后迅速趋于稳定,低压涡轮转子发生明显拍振,突加不平衡载荷主要由行星架结构和第1.5支点刚性支承承担;行星架刚度主要影响风扇转子突加不平衡响应、第1.5支点和行星架处的外传力;膜盘联轴器刚度主要影响增压级突加不平衡响应、转子在突加不平衡之后稳定运转情况。

复杂工况下储能飞轮转子传力支承与减振设计

针对复杂工况下飞轮转子上、下传力支承角接触球轴承与支座间隙配合导致的振动问题,以及真空环境下振动控制问题,提出飞轮转子上支承采用圆柱滚子轴承,下支承采用深沟球轴承+成对角接触球轴承联合传力支承方案,解决了复杂工况下轴向力调整、磁轴承失效、轴向力平衡、支承刚度连续、支承系统变形协调等结构设计难题。同时引入一种主控式弹支干摩擦阻尼器(ESDFD),抑制转子径向振动。采用有限元法建立ESDFD-储能飞轮转子系统耦合动力学模型,计算飞轮转子动力学特性,分析单/双阻尼器对转子振动的控制效果。结果表明:针对转子一阶、二阶模态振动,采用单/双阻尼器控制方式,最大响应均低于30μm,减振比超过90%。

主控式弹支干摩擦阻尼器一体化构型设计及减振实验研究

为实现主控式弹支干摩擦阻尼器控制发动机转子振动,设计了一种新型阻尼器结构并建立相关的动力学参数设计方法,利用发动机高压转子模拟实验器对设计阻尼器的减振特性进行了仿真分析和实验验证。结果表明,一体化构型设计的阻尼器能够有效控制转子振动,最大减振比可达到95.5%;不同临界转速下各个阻尼器控制效果不同,为实现控制目标,正压力的分配应与所控制临界转速振动位于阻尼器所在位置处的比例相关;静摩擦片质量和安装刚度应综合考虑多阶模态,以及控制对象的最高转速。

发动机篦齿-橡胶涂层碰摩转子振动特性实验研究

转静碰摩是航空发动机的多发故障,其引起的转子振动特性受转静碰摩材料的影响。考虑了碰摩机匣的硫化橡胶软涂层,实验研究了发动机增压级封严篦齿与封严机匣之间的渐进式碰摩,分析了转静碰摩过程中的转速、振动位移波形、轴心轨迹和进动特征的变化规律。结果表明:封严篦齿与橡胶涂层机匣的碰摩可分为四个阶段,转子转速经过了掉转-超加速-波动恢复-过减速的过程,振动位移波形在转速掉转阶段变化最明显,轴心轨迹呈现稳定-不稳定-稳定的变化规律,篦齿-橡胶软碰摩激起了转静子局部共振,表现为正反进动的高阶超次谐频,碰摩同时引起了对正反进动基频和低阶倍频的频率调制,增压级转静碰摩对涡轮端振动的影响相对较弱。

对转双转子局部碰摩故障实验

针对航空发动机涡轮机匣的结构特点,设计了一种可以模拟局部碰摩故障的实验装置。利用对转双转子实验器,实验研究了高、低压转子对转时,单独及同时发生局部碰摩的振动特性。结果表明,对转双转子涡轮发生局部碰摩时,静子的振动信号中会出现高倍频、分数倍频及组合频率成分,通过组合频率成分,可以判断是否发生碰摩及碰摩发生的部件。

主动式弹支干摩擦阻尼器控制转子振动的实验

设计了一种主动控制式弹支干摩擦阻尼器.实验研究了该主动控制式弹支干摩擦阻尼器对转子减振的效果.实验发现,通过选择合适的控制方案,主动式弹支干摩擦阻尼器能够对转子振动进行有效控制,减振效果明显.另外,实验表明,主动控制式弹支干摩擦阻尼器结构简单,易于施加控制,功耗小,将是一种很有应用前景的转子主动减振结构.

转子现场动平衡技术研究

根据现场动平衡的实践,建立了保留试重以及轴弯曲时的转子动平衡算法,讨论了平衡面线性相关问题,并给出了检验方法。对需经常平衡的机器,提出了存贮、重用和平均影响系数矩阵的建议。总结出了无试重一次平衡成功的经验,并成功地对某钢厂除尘风机进行了平衡。

航空发动机柔性转子动平衡方法

根据航空发动机柔性转子现场动平衡实践的需要,建立向前和向后正交的柔性转子混合平衡法和平衡步骤,分别在模拟转子和真实转子对方法的可行性和有效性进行实验考核。结果表明,向前和向后正交的柔性转子混合平衡法,可有效对发动机转子实施高速动平衡,且可提高平衡效率、减少试重个数和开车次数。

弹支局部断裂后主动弹支干摩擦阻尼器对转子的保护

分析了弹支笼条局部断裂后对转子的影响;实验研究了弹支笼条没有裂纹、有裂纹时,升、降速等情况下转子的振动特性,包括有、无主动弹支干摩擦阻尼器控制等.实验发现,主动弹支干摩擦阻尼器能减小由于弹支发生局部断裂而增加的振动;选择P控制方案,主动式弹支干摩擦阻尼器能够在转子弹支局部断裂后,实现应急停机,起到保护转子系统的作用.

主动弹支干摩擦阻尼器控制转子突加不平衡响应的研究

建立了弹支干摩擦阻尼器——转子系统突加不平衡响应的计算模型,理论分析和实验验证了转子系统突加不平衡响应特性。结果表明,主动弹支干摩擦阻尼器能够有效控制转子系统突加不平衡的振动响应;并且,当动、静摩擦片之间压紧力增大时,将随之使振动幅值减小、瞬态过程缩短。实验与理论分析结果吻合较好。

弹支干摩擦阻尼器在线控制转子失稳

为了实现转子失稳振动的主动控制,建立了基于主动弹支干摩擦阻尼器(ESDFD)的锁相延迟反馈控制法控制转子失稳振动的理论模型和消除转子失稳振动的在线实现方法。理论分析了弹支干摩擦阻尼器提高转子失稳门槛转速,模拟了转子的失稳振动,并对基于锁相延迟反馈控制的在线控制转子失稳振动的效果进行了试验验证。试验结果表明,主动弹支干摩擦阻尼器能够有效地控制转子失稳振动,为转子失稳振动控制提供了一种新途径。

转子突加不平衡响应在线控制方法的研究

建立了主动弹支干摩擦阻尼器在线控制转子突加不平衡振动响应的方法,在对实际转子系统参数未知或掌握不准确的情况下,仅根据所测转子的转速和振动信号,利用连续增益调度(GSPI)控制方法,对转子系统突加不平衡响应实施在线控制。实验结果表明:基于主动弹支干摩擦阻尼器的GSPI控制方法能够有效控制转子系统的突加不平衡振动响应。

发动机高速动平衡的振动相位分析

针对发动机转子高速动平衡转速波动、无法保证振动信号同步整周期采样的特点,提出了一种基于转速脉冲的振动信号重构技术,大大提高了相量测量的准确度和稳定性。经试验验证,这项技术是有效、可行的。

上游风电机组尾迹影响分析

上游风电机组的尾迹对下游风电机组会产生较为明显的影响。该文基于自由涡尾迹方法,结合几何精确梁方法,分析了上下游风电机组的耦合响应。分析结果显示,即使是在6倍叶轮直径处,下游风电机组仍然受到上游尾迹影响,叶轮功率会大幅下降,而叶片载荷波动会大幅上升。而将叶轮偏置一个叶轮直径后,并不能明显地降低上游尾迹影响。

双转子系统的振动

双转子结构广泛应用于现代航空发动机中。为了提高推重比,常将高压转子的后支点设计成轴间轴承(或称中介轴承)形式。常将转子设计成柔性转子,即在工作范围内,转子要越过一阶、二阶甚至三阶临界转速。这就使得发动机转子成为耦合很强的双转子系统,传统的单转子理论不能完全描述其振动特性。建立采用中介轴承的双转子模型,考虑支承刚度和阻尼的影响,运用解析方法分析双转子的振动特性,以揭示双转子的振动规律,解释实际运行中出现的现象。

中介轴承对双转子振动的影响

在现代航空发动机中,广泛使用双转子加中介轴承的设计方案,以达到减轻发动机重量而提高推重比的目标。这种结构型式使发动机高、低压转子的振动特性具有很强的耦合性,而中介轴承是关键部件,也是薄弱部件。运用解析方法,分析了采用中介轴承的双转子系统振动特性,发现中介轴承刚度的各向异性会产生"重力临界"现象,而机动飞行的惯性载荷会加剧转子的"重力响应"。除此之外,转子不平衡会激起组合频率振动成分。

风力发电机组的不对中故障分析

实际中存在若干因素会导致风力发电机组传动系统不对中。不对中会产生动载荷,引起机组振动,将会严重影响传动系统的可靠性,是造成齿轮和轴承损坏的主要原因之一。笔者剖析了风力发电机组传动系统不对中的原因,分析了齿轮箱高速端和发电机之间不对中所产生的动载荷及其所引起的机组振动,比较了发电机轴承和齿轮箱轴承所承受的载荷。结果表明:不对中产生的动载荷不仅与转速相关,而且还随风速波动而变化,在齿轮箱轴承和发电机轴承上产生较大的动载荷。

转子高速动平衡数据采集与处理方法研究

针对转子高速动平衡过程转速高、振动问题突出以及相位波动等特点,提出了一种高速动平衡的数据采集与处理方法,运用多线程技术准确测量转速信号并且同步采集振动信号。根据转速变化情况迅速切换暂态与稳态,减少状态切换时间,方便测试人员操作,提高试车的效率。以转速脉冲信号为基准,对振动信号进行整周期截取与插值处理,并对平衡记录进行多次平均,解决转速波动时振动幅值与相位的跳动问题。建立试验转子模型,进行动力学特性的计算与试验。结果表明:一阶临界转速计算值与实测值相对误差不超过1%,不平衡响应的相对误差不超过10%。仿真计算与试验结果相吻合,这对提高相位测量的准确度和稳定性,具有一定的工程应用价值。

航空发动机转子扭振测量新方法

利用航空发动机已有的测速齿盘、传感器等装置,研究了一种非接触式的航空发动机转子扭振测量新方法。该方法根据扭转振动将引起测速脉冲信号宽度发生变化,造成转子转速瞬时波动的原理,监测转子是否发生扭振。通过实验和数值仿真对其进行了验证。结果表明,该方法可以监测由于扭振引起的转速波动,实现对转子扭振的测量。

挤压油膜阻尼器同心度及碰摩对转子振动特性的影响

为了探明挤压油膜阻尼器存在不同心度以及碰摩故障时转子系统的振动特性,建立了带挤压油膜阻尼器的转子系统动力学模型,考虑了阻尼器不同心度以及油膜环碰摩故障等因素,并搭建实验器系统进行了实验验证。理论分析与实验结果表明,转子涡动半径越大,阻尼器的安装不同心度对转子振动影响越强;挤压油膜阻尼器不同心度越大,转子振动幅值越小,但非线性振动风险迅速增加;阻尼器偏心比过大时油膜内、外环可能发生碰摩,激起转子反进动固有频率,且振动幅值表现出剧烈波动现象。