航空轴承动力学特性分析

航空发动机高速滚动轴承的动力学行为研究航空发动机不断向大推重比、长寿命和高可靠性方向发展，对航空发动机高速滚动轴承的转速、载荷等指标提出了越来越苛刻的要求。长期工作在高转速和重载荷情况下的滚动轴承常呈现应力过大、温升过高等特点，发生擦伤、烧伤等失效，严重的还会带来轴承卡死抱轴等严重后果。同时，航空发动机在工作过程中的高转速巡航以及多工况转换的特点，使得滚动轴承的动态稳定性问题日益凸显，带来保持架断裂、转子系统失稳等严重后果。因此，对航空发动机高速滚动轴承进行动态性能分析，研究其高速动力学行为，是面向工况进行轴承结构优化、保证轴承工作可靠性和延长轴承寿命的必不可少的共性基础研究课题。项目将以航空发动机高速滚珠轴承和滚柱轴承为研究对象，建立发动机高速滚动轴承动力学模型，深入研究轴承在不同载荷、转速、温度等工况下的动力学行为，获取其振动模态特性。拟定开展的研究如下：

一.两种类型的滚动轴承建模

以高速滚珠轴承和高速滚柱轴承为研究对象，通过分析轴承内部零件间的运动和位置关系、轴承与转子系统之间的相互作用关系，考虑航空发动机苛刻的工作环境，转速、载荷的不稳定性和滚动轴承零件间的非线性作用力，建立高速球轴承和滚柱轴承的动力学模型、滚动轴承-转子系统的非线性振动模型。

目前已经基本完成两种滚动轴承的基本尺寸建模。

二．两种类型的滚动轴承动力学特性分析

分析不同工况和轴承结构参数对滚动轴承及转子系统动特性的影响，分析轴承装配、温差及离心作用对轴承动力学特性的影响，研究非线性振动模型工况参数和结构参数对滚动轴承动态特性的影响规律，分析轴承套圈、滚动体、保持架等零件材料对轴承动态特性的影响。

三．保持架冲击振动特性及故障机理分析

发动机中主轴承保持架的轴向突然断裂是航空发动机破坏的重要因素之一。根据保持架的运动特点及保持架碰撞的激励源特性,建立轴承保持架的冲击振动模型。分析影响保持架振动的因素及其关系,研究保持架的轴向突然断裂和疲劳断裂机理,从而有针对性地解决保持架的碰撞问题和保持架断裂问题。

四．滚动轴承的稳定性分析

针对滚动轴承装配导致的内外圈轴线不对中现象，分析轴承内外圈偏斜对承载区载荷特性的影响。从描述保持架稳定性的保持架质心涡动速度偏差比及反映滚动体整体打滑的保持架滑动率两方面分析定常工况下高速滚动轴承的动态性能。