某型航空发动机燃气发生器转子初始不平衡量控制技术研究

本文介绍了一种典型涡轴发动机燃气发生器转子结构,针对该转子存在的初始不平衡量分散度大的问题,分析了初始不平衡量的影响因素,计算了装配引起或单件初始不平衡量对转子振动的影响,发现压气机一级轴流盘和燃气涡轮二级盘的单件不平衡量对转子振动影响最大,必须降低这两个零件的初始不平衡量,但燃气发生器转子的平衡位置也在这两个零件上,这与降低单件不平衡量是相冲突的。为此,进一步分析了转子初始不平衡量的装配因素,给出了采用通过调整中心拉杆的角向位置来严格控制离心叶轮跳动的装配工艺。该装配工艺简单有效,能快速的控制转子的初始不平衡量,适用于使用中心拉杆紧固的转子组件,已在不同型号和不同承制厂家实施验证,具有实际应用推广价值。

支承动刚度对某涡轴发动机燃气发生器转子临界转速影响分析

本文针对支承动刚度对某涡轴发动机燃气发生器转子临界转速的影响进行了研究。采用实体单元建立了某涡轴发动机燃气发生器转子支承系统的有限元分析模型,运用ANSYS软件对支承系统的静刚度和动刚度进行了计算,随后计算了燃气发生器转子在静刚度和动刚度条件下的临界转速,并对临界转速进行了对比分析。研究表明:支承动刚度使转子的各阶临界转速均有不同程度的下降。因此,在使用静刚度进行转子系统临界转速设计时应再预留一定的裕度。

典型燃气发生器转子平衡状态与振动特性分析

针对某型涡轴发动机整机试验中出现的振动过大现象,通过建立考虑低速动平衡的刚性转子系统动力学方程,求解低速动平衡后刚性转子的动力学响应,对涡轴发动机典型燃气发生器转子平衡状态与振动特性进行分析。介绍了该型发动机整机试验中出现的振动过大现象及后续的排查措施,分析了该类转子振动模态特性与激振载荷的关系,建立了该类转子在不平衡状态下的动力学分析模型,对2种初始不平衡状态的转子振动响应进行了仿真计算。结果表明:对于该类涡轴发动机典型燃气发生器转子,当离心叶轮处存在较大初始不平衡时,转子的低速动平衡虽能较好地控制其前2阶振动,但会加剧其在大转速时的振动,特别是转子第3阶弯曲型临界转速裕度不大时,应当特别重视。

航空发动机燃气发生器转子不平衡响应分析及试验研究

针对航空发动机燃气发生器转子稳态不平衡响应开展理论和试验研究。建立了燃气发生器转子的有限元分析模型,运用转子动力学分析软件SAMCEF/ROTOR对转子在三组不平衡量状态下的稳态不平衡响应进行了计算,并在高速旋转试验器上实测了燃气发生器转子的稳态不平衡响应,揭示了稳态不平衡响应随组合不平衡量的变化规律,研究成果对确定燃气发生器转子的许用剩余不平衡量提供了依据,具有工程应用价值。

某燃气发生器转子临界转速及振型分析

针对某涡轴发动机燃气发生器转子的临界转速和振型,开展系统的计算分析。分析过程中,建立某涡轴发动机燃气发生器转子的有限元分析模型,运用SAMCEF/ROTOR转子动力学分析软件,计算燃气发生器转子的前三阶临界转速和振型,并揭示了前三阶临界转速和振型随弹支刚度的变化规律。研究表明,燃气发生器转子在额定工作转速范围内存在两阶临界转速,且振型均为刚体振型。此外,弹支刚度的变化对转子前两阶临界转速影响较大,对第三阶临界转速影响较小。

高速柔性转子动力特性分析与试验研究

某燃气发生器转子工作转速超过第一阶弯曲临界转速,对该高速转子的动力特性和平衡平面的灵敏度进行了计算和分析。根据计算对该转子支承形式进行了调整,并用模拟转子进行了动力特性试验,计算和试验结果表明合适的支承形式和减振措施,可使该转子顺利通过弯曲临界转速,在工作转速下平稳运行。

基于装配工艺优化的某发动机转子初始不平衡量控制技术

某航空发动机转子装配后初始不平衡量分散度大,严重影响了该转子的装配效率。为降低分散度,合理优化转子装配工艺,首先假设转子单个零件装配时完全同心,开展了单个零件不平衡量对转子动力学特性的影响分析。理论分析发现,影响该特性的主要零件是压气机一级盘和燃气涡轮二级盘,需减少其在装配状态的不平衡量。但是,由于转子平衡面也设置在这两个位置,在转子动平衡时需要去料或者配重,这在单个零件不平衡量的控制上是矛盾的。为此,进一步假设单个零件没有不平衡量,但在装配时存在偏心,开展了由偏心引起的不平衡量对转子动力学特性的影响分析。经过分析和试验验证发现,在装配过程中通过调整中心拉杆周向相对位置来控制离心叶轮在装配状态的跳动量,可以降低整个转子初始不平衡量。该装配工艺简单有效,适用于中心拉杆预紧的转子,具有工程实际应用意义。

某型发动机组合轴断裂故障分析

某型号发动机在台架油封试车时,起动发电机处有异常响声,随后进行冷运转过程中发现起动发电机空转,发动机燃气发生器转子未旋转。停车后检查,手动盘转轴流压气机转子及自由涡轮转子旋转灵活,但起动发电机不转。分解检查发现组合轴断裂,轴颈处出现严重扭转,断面呈圆周方向的扭转特征(见图1,2)。1结构简介某型发动机组合轴位于起动发电机的传动机构内,由花键轴与转接套铆接而成,转接套内部有花键与起动发电机轴上花键啮合,花键轴将齿轮传动系统和发电机电枢转子联接起来。花键轴具有弹性轴的特点。