双排圆弧端齿连接结构对转子动力特性的影响

为了准确研究航空发动机双排圆弧端齿连接结构的局部刚度非线性特征对转子动力特性的影响,建立了考虑端齿齿面接触状态的双排圆弧端齿扇区模型,首次得到了双排圆弧端齿的弯曲刚度分布特性;并将双排圆弧端齿连接结构的局部刚度非线性特征引入转子系统动力学方程中,得到了双排圆弧端齿连接结构对典型航空发动机高压转子系统动力特性的影响。研究结果表明:双排圆弧端齿连接结构弯曲刚度随弯矩的增大而减小,呈现明显的软特性;端齿的局部刚度非线性使转子系统的弯曲临界转速降低约1%,对刚体振型的影响小于0.1%。因此在工程实践中,对于工作转速高于弯曲临界转速的转子系统,应当考虑双排圆弧端齿连接结构的影响。

考虑端齿连接的转子-滚动轴承系统非线性振动特性研究

为了研究滚动轴承支撑下端齿连接转子系统的接触效应,采用三维有限元与解析法相结合推导了端齿连接刚度矩阵,建立了端齿连接转子-滚动轴承系统动力学模型,并通过Ansys验证了模型的有效性。通过与连续转子对比发现,端齿结构使转子一阶临界转速降低了5%,振幅增大了3%,非线性分岔趋势与连续转子大致相同。然而,端齿接触特性使转子明显地提早进入和离开拟周期运动,在分析含端齿结构的转子振动特性时应考虑接触效应。在转速超过15900 r/min时,转子系统做稳定的单周期运动,运行平稳,可作为工作转速合理设计阈值。研究可为含端齿结构转子系统非线性振动特性预测和工作转速设计提供分析方法和设计思路。