航空发动机整机振动特性分析
航空发动机整机振动控制技术分析
航空发动机整机振动控制技术分析来源:两机动力控制公众号(ID:GTC2006),作者:刘永泉。
一、引言航空发动机动力学控制技术的主要目的,是通过对支承结构和质量分布的合理分配,保障发动机在全转速范围内无有害振动。
然而,航空发动机结构复杂,其转子结构具有多支点(5个支点,支点同心度难以保证)、跨度大(1.9m,宽转速范围内很难实现刚性转子特性)、双转子(采用中介轴承)的特点。
转子结构和机匣结构的连接面多且形式复杂,采用了套齿、螺栓、配合摩擦等连接形式,在装配过程中,大多数工艺参数难以测量,无法保证装配质量的重复性。
航空发动机的工作环境复杂,工作温度范围大(环境温度~2000 ℃),导致结构工艺特征参数和结构特征参数的变化范围大,引起发动机结构振动具有非线性时变特性。
同时,转静件间隙、支承刚度、同心度、不平衡量分布等动力学参数和气动流场气动力等,随发动机状态和温度场的变化而变化,造成各连接结构部件振动传递特性相差也较大。
此外,对转子动力学特性要求更为严格,要求非临界区域转速范围宽(低压为3000~9000r/min,高压为7000~15000r/min)、转速范围内可在任意点停留。
考虑到航空发动机的结构复杂性和高温高转速的工作特性,未考虑上述连接结构的时变非线性因素的整机振动模型计算结果与实际测试结果相差较大,长期以来很难实现航空发动机动力学特性的精确评估,并很难对发生振动问题的航空发动机实行有效的整机振动控制。
为此,本文针对高性能航空发动机结构复杂性和高温高转速工况下动力学稳定性问题,指出目前航空发动机整机振动控制技术存在的问题,并提出了发展思路。
二、设计技术在大型涡喷、涡扇发动机设计中,转子动力学特性设计的主要目的如下:•评估转子临界转速。
对于大型发动机设计,要保证1阶弯曲临界转速高于最大工作转速并具有较大裕度,支承共振型临界转速避开常用工作转速,同时需要减小由转子残余不平衡带来的支承动载荷对所有相关零部件的影响。
航空发动机的振动特性研究
航空发动机的振动特性研究航空发动机作为飞机的“心脏”,其性能和可靠性直接关系到飞行的安全与效率。
在航空发动机的众多特性中,振动特性是一个至关重要的方面。
对航空发动机振动特性的深入研究,不仅有助于提高发动机的设计水平和运行可靠性,还能为故障诊断和维护提供重要的依据。
航空发动机的振动来源多种多样。
首先,旋转部件的不平衡是引起振动的常见原因之一。
在发动机的制造和装配过程中,很难做到绝对的平衡,哪怕是微小的不平衡量,在高速旋转时也会产生显著的离心力,从而引发振动。
其次,气体流动的不稳定也会导致振动。
在发动机内部,气体的压力、速度和温度等参数不断变化,这种不稳定的气流作用在叶片上,就可能引起振动。
再者,部件之间的连接松动、磨损以及疲劳损伤等,都会改变发动机的结构特性,进而导致振动异常。
航空发动机的振动具有多种表现形式。
从频率上看,振动可以分为低频振动、中频振动和高频振动。
低频振动通常与整机的结构特性相关,比如机匣的振动;中频振动可能与叶片的共振有关;高频振动则往往与一些微观的结构缺陷或局部的摩擦有关。
从振动的方向上,又可以分为轴向振动、径向振动和扭转振动。
不同方向的振动可能反映了不同部位的问题。
为了研究航空发动机的振动特性,需要运用多种先进的测试技术和分析方法。
传感器技术是获取振动信号的关键手段。
常见的传感器包括加速度传感器、位移传感器和速度传感器等。
这些传感器能够将发动机的振动转化为电信号,以便后续的处理和分析。
在测试过程中,如何合理地布置传感器的位置和数量,以获取最有价值的振动信息,是一个需要精心考虑的问题。
信号处理和分析技术在振动研究中也起着举足轻重的作用。
通过对采集到的振动信号进行滤波、放大、频谱分析等处理,可以提取出有用的特征信息。
例如,频谱分析能够帮助我们确定振动的主要频率成分,从而判断振动的来源;而时域分析则可以反映振动信号随时间的变化规律。
在分析航空发动机振动特性时,还需要建立相应的数学模型。
航空发动机振动特征分析与控制研究
航空发动机振动特征分析与控制研究随着科学技术的不断发展,航空业已经成为现代经济的重要组成部分之一。
随着航空业的不断扩大,飞机的安全性和性能也成为了广泛的关注点。
航空发动机是飞机的核心部件之一,也是制约飞机性能和安全的重要因素之一。
航空发动机振动是发动机运行中不可避免的现象,如果不及时加以控制和处理,可能会对航空发动机的运行安全产生严重的影响。
一、航空发动机振动特征分析航空发动机振动是由于发动机部件在运动中受到外力或内部因素的影响所引起的。
发动机振动表现为(1)整个发动机的振动、(2)发动机部件的振动,如涡轮、轴承等部件振动、(3)流体动力学不平衡引起的振动。
航空发动机振动的特征分析是为了掌握和了解发动机在运行中的性能、安全和可靠性等方面提供基础数据,常用方法包括模态分析、频域分析、时域分析和有限元分析。
二、航空发动机振动控制研究航空发动机振动对发动机的性能、寿命和安全都会产生不利影响,因此需要对发动机振动进行控制。
航空发动机振动控制有许多方法,如机械减振、电动减振、液压减振和被动控制等。
其中,机械减振是最常用的方法之一。
机械减振是在发动机中添加复杂的机械组件来消除振动,包括使用旋转惯量阻尼器、击打滑块和振幅限制器等。
但是,机械减振有时会增加质量,并引入新的故障源。
电动减振是现代航空发动机振动控制研究的一项重要技术,其基本原理是通过感应器收集振动信号,通过处理和控制设备产生电动力并施加在发动机上瞬时减振。
电动减振具有较高的减振效果,但其成本相对较高。
液压减振是航空发动机振动控制的一种能有效控制低频振动的方法。
液压减振通过将液压器件装配在发动机振动部位,防止振动扩散到整个块上。
液压减振对于减少振动、降低噪音和提高舒适性有显著效果。
被动控制是一种简单而易行的方法,可以通过优化发动机中部件的布局和减震材料的使用来达到减振的目的。
被动控制方法具有成本低廉、适用范围广的特点,但其减振效果相对较差。
综上所述,航空发动机振动特征分析和控制研究是航空工程中至关重要的课题,在航空事故的预防和性能优化等方面都具有重要的意义和作用。
航空发动机振动分析与控制研究
航空发动机振动分析与控制研究一、引言随着现代工业的发展,航空工业也迅速发展,如何保障飞机的安全是航空工业始终关注的问题。
航空发动机是飞机的核心部件,因此其安全稳定运行显得尤为重要。
航空发动机振动是其运行过程中的一种不可避免的现象,在一定范围内可以接受,但过大的振动将严重影响其性能,甚至会导致故障等安全问题。
如何对航空发动机振动进行分析和控制是航空工程领域的关键研究之一。
二、航空发动机振动分析航空发动机振动是指发动机在运行过程中发生的机械振动,包括旋转、向心力、离心力、惯性力等各种力的作用下产生的振动。
由于其特殊的工作环境和特殊的工作要求,航空发动机的振动特性很不一样,因此在对航空发动机的振动进行分析的时候,需要考虑到以下几个方面:1.结构特性航空发动机的结构特性是指其各个部件的性能特点,包括材料、变形、刚度、弹性等各种因素。
在进行振动分析的时候,需要考虑到其结构特征,进行模型的建立和振动特性的分析。
2.工作环境航空发动机的工作环境十分特殊,气流、气压、温度等多种因素都会对其振动特性产生影响。
在进行振动分析的时候,需要考虑到这些因素对振动特性的影响,精确计算振动特性。
3.运行状态在不同运行状态下,航空发动机的振动特性有所不同。
因此,在进行振动分析的时候,需要考虑到相应的运行状态,针对不同的状态进行振动特性的计算和分析。
针对以上几个方面的考虑,可以利用ANSYS软件进行航空发动机振动分析。
在建立航空发动机的有限元模型后,可以通过软件进行分析,得到其振动特性的各项参数,并对其进行分析和优化。
三、航空发动机振动控制针对航空发动机的振动问题,可以通过多种方式进行控制。
其中,主要有以下几种方法:1.优化设计在航空发动机的设计阶段,可以通过对结构的优化设计,提高其刚度和强度,减少其振动程度。
同时,也可以通过优化加工工艺,提高其制造精度,减少振动、噪声等问题的出现。
2.动态平衡技术航空发动机的动态平衡技术是一种专门针对发动机的振动问题而开发的技术。
航空发动机整机振动特性分析
航空发动机整机振动特性分析摘要:本文以涡轮转子工作状态受扭情况分析为出发点,探讨了涡轮转子对涡桨发动机整机振动的影响。
分析得出:关键零组件的机械加工质量是影响航空发动机整机振动的最主要因素,两转子的动平衡质量是影响整机振动的直接因素,装配过程的调整质量是影响整机振动的诱发因素。
并给出了一些可行的整机振动控制措施。
关键词:涡桨发动机航空发动机整机振动控制措施涡轮转子1涡轮转子工作状态受扭情况由于转子系统的振动主要取决于转子系统的质心偏离旋转中心线的距离,即挠度;而对同一轴类零件,抗弯刚度是定值时,挠度大小只与轴所受扭矩成正比。
本文按理想模式简单估算涡轮轴在几种极限状态受扭情况,把其对振动的影响做一个直观的量化比较。
涡轮转子在工作状态下,轴主要受到如下三种扭矩作用:a.涡轮轴内花键分度圆偏心,引起转子质心偏离旋转中心线,质心上的离心力对轴产生扭矩M1。
b.涡轮转子与压气机转子采用松动花键联接,两转子不同心时,花键联接间有摩擦力矩存在,对轴产生扭矩M2。
c.由于涡轮轴加工的形位公差的存在,造成质心偏离旋转中心线,整个涡轮转子作用在质心上的离心力对轴产生扭矩M3。
2 花键联接间摩擦力矩产生的过程发动机压气机转子与涡轮转子采用松动花键联接,花键联接间隙允许两转子不同心,即旋转轴不同直线。
当涡轮轴相对压气机转子旋转轴中心线偏斜(或涡轮轴弯曲变形)时,花键联接下方的点啮合部分最短,上方的点啮合部分最长。
当发动机转子转动时,便可看到沿圆周的各花键齿的啮合长度不断变化。
设想在和涡轮轴一起进动的坐标面上观察,看到转子以一定速度自转,在0位置点啮合长度最短,在2位置啮合长度最长,当转子转动时,花键联接由0-1-2转动,涡轮轴内花键向左深入压气机转子后轴颈外花键中,齿上受到向右的摩擦力作用,相对的一面原在2位置的齿转到3位置再转到0位置,齿逐渐向右移动减小啮合长度,齿上受到向左的摩擦力作用。
在0-1-2面和2-3-0面的摩擦力大小相等方向相反形成摩擦力矩,力矩的方向垂直于涡轮轴,这种摩擦力矩使涡轮转子产生振动失稳。
浅析航空发动机整机振动及控制
浅析航空发动机整机振动及控制摘要:整机振动故障是严重影响航空发动机性能的问题之一,在运行过程中过量的振动会增加磨损,造成疲劳损伤,甚至导致严重故障和系统损伤。
为确保航空发动机的运行质量,相关技术人员人员需要加强对整机震动问题的研究和控制。
本文简单分析了航空发动机整机振动故障,并探讨了相关的控制措施。
关键词:航空发动机;整机振动;控制引言航空航天发动机制造业属于世界最尖端的高端设备制造领域,具有技术密集型、资金密集型的特征,其核心技术长期被发达国家实施封锁。
自中国加入WTO 以来,航空航天发动机制造业勇于面对挑战,成绩不俗。
航空发动机是一个高速旋转、结构复杂的机械装置,其工作在高温、高压、高应力及交变载荷的恶劣条件下,整机振动故障率通常较高。
航空发动机的整机振动一直是制约着发动机发展的关键问题,极大地增强了发动机试车及维修成本。
因此,采取有效控制手段,减少发动机振动故障,并制定合理措施有效排除振动故障,已经成为当前航空发动机研究工作的重要课题之一。
1航空发动机整机振动分析航空发动机一般安装在飞机或试验台架上,形成一个无限多自由度的振动系统。
所谓发动机的整机振动,在各种激振力作用下会产生的响应。
发动机故障会产生独特的发动机整机振动,故障不同,振动特征也不同。
发动机整机振动的主要故障类型包括以下几种:1.1转子不平衡在航空发动机中,转子材质的不均匀、设计的缺陷、热变形、制造装配的误差和转子在运行过程中有介质粘附到转子上或是有质量脱落等,使得实际转子的质心与形心不一致,因而使得转子出现质量不平衡。
转子不平衡是导致航空发动机整机振动过大和产生噪音的重要因素,它不但会直接威胁到航空发动机安全可靠地运行,而且还容易诱发其他类型的故障。
转子不平衡离心力所引起的振动,与其它原因引起的振动不同,具有固有特征,即动载荷与转速平方成正比,频率与转速相同。
1.2转子不对称随着航空发动机对高推重比和高转速的追求,航空发动机的转子与机匣之间的间隙就变得越来越小,从而使转子的不对中故障引起转静子碰摩的可能性增加。
航空发动机的振动与噪声特性研究
航空发动机的振动与噪声特性研究在现代航空领域,航空发动机是飞机的核心部件之一,其性能的优劣直接关系到飞行的安全、效率和舒适性。
而航空发动机在运行过程中产生的振动与噪声问题,一直是航空工程领域的重要研究课题。
航空发动机的振动特性是一个复杂的现象,它由多种因素共同作用引起。
首先,旋转部件的不平衡是导致振动的常见原因之一。
在发动机的制造和装配过程中,难以完全避免零部件存在质量分布的不均匀,当这些旋转部件高速转动时,不平衡的质量会产生离心力,从而引发振动。
其次,燃烧过程的不稳定也会引起振动。
航空发动机内的燃烧是一个剧烈的化学反应过程,如果燃烧不均匀或者出现异常的燃烧波动,会导致压力的不均衡,进而传递到发动机结构上产生振动。
再者,气流的不稳定流动也是振动产生的重要因素。
在发动机内部,高速流动的气流会与叶片、机匣等部件相互作用,如果气流的流动状态不稳定,例如出现湍流、漩涡等情况,就会产生周期性的激振力,引发振动。
航空发动机的振动会带来诸多不利影响。
一方面,它会降低发动机零部件的疲劳寿命。
持续的振动会导致零部件承受交变应力,容易引发疲劳裂纹的产生和扩展,从而降低零部件的可靠性和使用寿命。
另一方面,振动会影响发动机的性能和效率。
过大的振动会导致气流的流动损失增加,降低发动机的推力和燃油经济性。
此外,振动还会对飞机的舒适性和安全性产生影响。
强烈的振动会传递到机身,影响乘客的乘坐体验,甚至可能会影响飞机的结构完整性和飞行控制。
与振动相伴的是航空发动机的噪声问题。
航空发动机的噪声主要来源于几个方面。
一是风扇和压气机的旋转噪声。
叶片在高速旋转时,与气流相互作用,产生周期性的压力脉动,形成噪声。
二是燃烧噪声。
燃烧过程中的压力波动和热释放不均匀会产生强烈的噪声。
三是排气噪声。
高温高速的燃气从尾喷管排出时,会产生强烈的喷射噪声。
航空发动机噪声的危害不容忽视。
对于机场周边的居民来说,过高的噪声会影响他们的生活质量,导致睡眠障碍、心理压力等问题。
航空发动机整机振动控制技术研究
04
气动激励
气流在发动机内部的流动会产 生气动激励,引发振动。
机械激励
发动机内部的旋转部件、轴承 等运动部件会产生机械激励,
导致振动。
热激励
发动机工作时,内部温度分布 不均会产生热应力,引发振动
。接件等路径传播,影响整机
的稳定性和可靠性。
振动特性分析方法
试验测试分析
建立航空发动机整机振动 模型,分析振动的产生机 理和传播特性。
针对不同类型的振动问题 ,提出相应的控制策略和 方法,如主动控制、被动 控制、混合控制等。
设计高效、稳定的控制算 法,实现对航空发动机振 动的有效控制。
搭建实验平台,对所提出 的振动控制策略和方法进 行实验验证和性能评估。
02
航空发动机整机振动特性分析
航空发动机整机振动控制技 术研究
汇报人:XX 20XX-01-22
目录
• 引言 • 航空发动机整机振动特性分析 • 航空发动机整机振动控制策略 • 航空发动机整机振动控制技术研究 • 航空发动机整机振动控制技术应用实例 • 总结与展望
01
引言
研究背景和意义
航空发动机是飞机的“心脏”,其性能直接影响飞机的安全性、经济性和舒适性。 振动是航空发动机常见故障之一,严重影响发动机性能和寿命,甚至引发事故。
02
控制策略调整
03
振动隔离技术
优化控制系统参数,改善发动机 动态响应特性,减少振动产生的 激励源。
采用主动或被动隔振技术,阻断 振动传递路径,降低振动对发动 机及附件的影响。
应用效果评估及改进方向
应用效果评估
经过上述技术应用,该型航空发动机 整机振动问题得到有效解决,振幅降 低、频率稳定,提高了发动机的可靠 性和安全性。
航空发动机的振动与噪声分析
航空发动机的振动与噪声分析一、引言航空发动机是飞机的核心装备,因此其性能的稳定性和可靠性对于保障飞机的安全和运营至关重要。
然而,航空发动机在运行过程中会产生各种各样的振动和噪声,这些振动和噪声会对发动机和飞机的其他部位造成损害,影响飞机的安全性和使用寿命。
因此,对航空发动机的振动和噪声进行深入的分析和研究,对于提高发动机和飞机的性能和可靠性,有着重要的意义。
二、航空发动机振动的来源和影响(一)航空发动机振动的来源航空发动机振动主要来自于以下几个方面:1.气动力振动:由于流体在发动机内部的流动引起振动,例如气动力脉动、稳定振荡和涡激振荡等。
2.机械振动:由于发动机旋转部件的不平衡、偏心和失衡等原因引起的机械振动,例如旋转不平衡、转子动力学振动和齿轮传动振动等。
3.热振动:由于温度的变化引起的热膨胀和热应力等原因引起的振动。
4.控制振动:由于主要机构和辅助机构的振动控制不良、稳定性不足和调节不当等原因引起的。
(二)航空发动机振动的影响航空发动机振动的影响主要有以下几个方面:1.机械疲劳:振动是发动机疲劳和损坏的主要原因,长期的振动会引起旋转部件的疲劳裂纹和损伤。
2.噪声:振动会产生噪声,并通过外观结构传递到飞机的其他部位,影响飞机的安全性和使用寿命。
3.不良的舒适性:振动会影响机组人员和乘客的舒适性,同时也会影响飞行人员的工作效率和对发动机的观察能力。
4.其他方面:航空发动机振动还可能影响发动机的整体性能,例如燃油消耗、电力输出和环境污染等。
三、航空发动机噪声的来源和影响(一)航空发动机噪声的来源航空发动机噪声主要来自于以下几个方面:1.气体流动噪声:由于气体流动过程中产生的噪声。
2.旋转部件噪声:由于旋转部件的摩擦声和其他噪声引起。
3.内燃机噪声:由于内燃机原理产生的噪声,例如火花塞爆炸和燃烧噪声等。
4.排气噪声:由于排气过程中产生的噪声。
(二)航空发动机噪声的影响航空发动机噪声的影响主要有以下几个方面:1.人员健康:长期处于高噪声环境下可能会对人们的健康产生影响,例如失聪等。
航空发动机振动特性分析与优化
航空发动机振动特性分析与优化航空发动机是一种在飞行器上产生推力的动力装置。
在航空界,航空发动机是至关重要的一部分,在飞行过程中发挥着关键的作用。
而航空发动机振动特性的研究则是其性能分析和优化的关键之一。
在本文中,将对航空发动机振动特性进行深入探究,探讨其对性能的影响,并提出优化建议。
1. 航空发动机的振动特性航空发动机的振动主要是由以下三类振动引起的:机体振动、机轴振动和叶片振动。
机体振动是指整个发动机和发动机组件因受到外力的影响而运动产生的振动。
在发动机工作时,机体振动会对整个飞机的运动稳定性造成影响。
机轴振动是指发动机主轴因本身失衡或受到外力作用而引起的振动。
由于发动机主轴和飞机相连,机轴振动对飞行器特别是导航仪器的精度和准确性有着很大的影响。
叶片振动是指发动机叶片的弯曲振动和剪切振动。
叶片振动非常危险,因为它会在叶片较高的振动情况下导致叶片疲劳和断裂。
因此,准确预测和减轻叶片振动是非常重要的。
2. 航空发动机振动特性的影响航空发动机振动特性会对发动机的寿命、安全性、效率和性能产生影响。
发动机寿命:振动会加速发动机内部零件的磨损和疲劳,从而减少其寿命。
此外,发动机内部的结构也会因振动而破裂或变形,进一步减少了发动机的寿命。
安全性:振动可能导致发动机产生损坏或失灵,可能导致飞机失事。
效率:振动也会导致发动机的效率降低。
振动会导致还原机器部件发生不正常的摩擦,并导致发动机使用的能耗增加。
另外,振动也会影响发动机内部的流体动力学,影响发动机的输出功率。
性能:发动机振动也会影响飞行器的航行性能。
机体振动会影响飞机的运动稳定性,叶片振动则会影响发动机推力的稳定性和精度。
3. 航空发动机振动特性的优化建议为了最大程度地减少航空发动机振动特性的负面影响,需要注意以下几点:(1)减少发动机失衡问题:提高平衡和安装调整的精度,以及使用前先检查机器的平衡性。
(2)提高发动机的设计稳定性。
通过增加发动机内部和外部的结构设计,防止在运转过程中机器部件的疲劳和颤动。
航空发动机振动性能与性能的分析研究
航空发动机振动性能与性能的分析研究引言:航空发动机振动性能对于航空安全和机身寿命具有重要意义。
发动机振动分析研究可以帮助工程师评估发动机的可靠性、性能和寿命,以及确定可能导致故障的关键因素。
本文将探讨航空发动机振动性能与性能的分析研究,并介绍一些常用的振动分析方法和相关的应用。
1. 航空发动机振动性能的重要性航空发动机在正常运行过程中会产生振动,包括由气动力、机械力和燃烧力引起的振动。
这些振动会直接影响发动机的性能和健康状况。
因此,对航空发动机的振动性能进行分析研究具有重要意义。
振动性能的参数包括振动幅值、频率、相位和模态等。
通过对这些参数的研究和分析,可以评估发动机的可靠性、寿命,以及指导发动机设计和改进。
2. 航空发动机振动性能分析方法航空发动机振动性能分析是一个复杂的学科,需要运用多种分析方法和工具。
下面介绍一些常用的振动性能分析方法:2.1 频谱分析:频谱分析是一种广泛应用的方法,用于分析和研究振动信号的频率特征。
航空发动机振动信号通常是非平稳的,并且包含多个频率成分。
通过将振动信号转换到频域,可以得到它们的频谱图。
频谱分析方法可以帮助工程师识别振动成分,并评估其对发动机性能的影响。
2.2 振动模态分析:振动模态分析是研究振动结构的一种方法。
航空发动机可以看作是一个振动结构。
通过振动模态分析方法,可以确定发动机的振动模态、固有频率和模态形态等参数。
这些参数可以帮助工程师评估发动机的结构强度和运行安全稳定性。
2.3 有限元分析:有限元分析是一种数值方法,用于模拟和分析振动结构的动态特性。
航空发动机复杂的结构和工作环境要求采用高级的数值方法来进行分析。
有限元分析结合工程力学和计算方法,可以对发动机的振动情况进行全面的仿真和分析。
3. 航空发动机振动性能分析的应用航空发动机振动性能分析主要应用于以下几个方面:3.1 故障诊断和预测:通过对航空发动机振动信号的分析研究,可以识别潜在的故障和异常。
航空发动机振动测试与分析
航空发动机振动测试与分析随着现代飞机的飞行速度和高度不断提高,对于航空发动机的性能和安全性更是要求越来越高。
在发动机的设计和制造中,振动测试与分析是非常重要的一个环节。
本文将从航空发动机振动产生原因、测试方法以及分析结果等方面探讨航空发动机振动测试与分析。
一、航空发动机振动产生原因航空发动机进行振动测试的目的是为了判断其在使用过程中是否会出现不正常的振动现象。
那么,航空发动机为什么会产生振动呢?这个问题需要从以下几个方面逐一解答。
1. 不平衡不平衡是导致航空发动机振动的最主要原因。
当发动机部件的重量分布不均匀,或者质心与转轴不在同一位置时,就会引起不平衡。
这样,在高速旋转时就会引起离心力作用,导致整个发动机也发生振动。
2. 根扭根扭是指发动机转子以扭转模式振动的一种现象。
这种振动通常是由于转子的弯曲或者断面形状不均匀所引起的。
根扭会导致转子在高速旋转时发生扭动,进而会引起整个发动机的振动。
3. 机械共振机械共振是指发动机受到外界激励作用,发动机各部件均以共振模式振动时产生的一种现象。
机械共振往往是在特定的频率范围内发生,如果这种共振模式与发动机工作频率相似,那么就会导致整个发动机产生严重的振动。
二、航空发动机振动测试方法了解了航空发动机振动的产生原因,接下来我们来了解一下航空发动机振动测试的方法。
1. 简单的直接测量法直接测量法是指通过安装加速度计来测量发动机的振动情况。
这种方法简单易行,但是只能对整个发动机的振动情况进行监测,无法确定引起振动的具体原因。
2. 多点振动测试法多点振动测试法是指在整个发动机上安装多个加速度计,同时对每个加速度计的输出结果进行同步处理,以确定发动机各部件的振动情况,并尝试确定引起振动的原因。
多点振动测试法需要使用高精度的测量设备,且测试比较复杂,需要专业人员进行操作。
3. 模态测试法模态测试法是一种基于振动模态分析的测试方法,旨在研究发动机在不同振动模态下的自然频率和振动形态,以确定其振动特性和原因。
航空发动机整机动力学模型建立与振动特性分析
航空发动机整机动力学模型建立与振动特性分析摘要:本文旨在提出一个用于建立航空发动机整机动力学模型并分析其振动特性的新方法。
首先,基于受控流体动力学和单轴力学的原理,采用简化的形式建立航空发动机整体动力学模型。
其次,通过探索航空发动机的稳定性条件,采用数值分析技术计算振动的最大值和相位。
最后,以某型号发动机为例,通过实验分析对仿真结果进行了有效验证。
研究结果表明,该方法有助于建立准确、有效、可靠的航空发动机整体动力学模型,并可以有效地分析其振动特性。
关键词:航空发动机;动力学模型;振动;分析;仿真正文:1 绪论现代航空技术是飞行安全性和航空发动机性能的关键,而航空发动机的可靠性和稳定性是航空技术中非常重要的,而其发动机的振动特性对发动机的可靠性有着至关重要的影响。
因此,对于航空发动机的振动特性进行精确的分析是飞行安全性的关键。
2 基本原理根据受控流体动力学(CFD)和单轴力学的原理,可以建立航空发动机的动力学模型,以揭示发动机振动的本质特征。
基于控制质量流量变化的假设,采用一维流体动力学方程描述发动机室内气流及其流量变化,由此解释出组成发动机的重要部件间的能量耦合关系,使得可以以动力学的形式来表示发动机的多个总成,并以此为基础建立航空发动机动力学模型。
3 模型建立研究表明,航空发动机的动力学模型可以由三个不同的模型组成:发动机总成质量模型、发动机外流动力学模型和发动机内喷油系统模型。
在发动机总成质量模型中,根据动力学原理,采用简化的形式建立航空发动机整体动力学模型,并考虑发动机的摩擦、转动惯量和弹簧等因素,以实现模型的完整性。
4 振动特性分析为了确定航空发动机的稳定性,采用数值分析技术来计算发动机驱动系统振动的最大值和相位,以及衡量振动的主要来源。
此外,还需要考虑航空发动机的参数不确定性,通过不确定性分析,以分析参数变化对振动特性的影响,以及确定参数变化对振动特性的可靠性影响。
5 实验分析以一种常见的航空发动机为例,通过实验获取实际参数,将其与建立的航空发动机整体动力学模型进行比较,进行有效验证,以得出精确的振动特性。
航空发动机整机振动分析与控制
区域治理前沿理论与策略航空发动机整机振动分析与控制李文龙中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,辽宁 沈阳 110043摘要:发动机整机振动对发动机的性能有着直接的影响,尤其是在飞行过程中的整机振动会增加磨损,导致系统故障,从而造成不可预知的后果。
基于此,下文对航空发动机整机振动的振源进行了分析,并总结了常用的控制方法,以便为解决航空发动机整机振动问题提供参考价值。
关键词:航空发动机;整机振动;控制方法航空发动机整机振动故障是发动机工作中比较常见和危害较大的故障,随着航空发动机推力和旋转速度的不断增长,发动机结构承受的动态强度和振动载荷越来越大,从而对航空发动机的性能产生了极大的影响。
同时,飞机在飞行中过量的振动也会增加相应的磨损,从而导致严重故障和系统损失,所以如何及时排除发动机振动故障是发动机研制中的重要课题。
一、航空发动机整机振动的振源分析目前,航空发动机整机振动的故障类型主要包括转子不平衡、转子弯曲、主轴承故障、不均匀气流涡动等,下面是对其中集中故障类型产生原因的分析:1气流原因对于气流的原因主要包括两种,一种是叶栅尾流,其造成的振动是在航空发动机环形气流通道中,由于静子叶片的存在使得叶片下游的气流总压和流速有所降低,而当转子叶片通过这段区域时,所受的气动力将有所改变,从而激起叶片的振动;另一种是封闭气流,其是因压气机转子和静子之间有漏气,对压气机的效率有一定的影响,并且气体在封闭腔内旋转滞后于转子运动,从而造成压力分布不均匀,引起整机振动现象。
因此,为了减少气流振动,相关人员可以采取加装周围遮挡、阻尼密封等手段来减小气流在封闭腔内的流速。
2转子故障引起的振动2.1转子不对中航空事业的快速发展,使得相关人员对航空发动机的转速和推重比的要求越来越高,并且因轴系不对中而引起的振动故障也呈现出了上升趋势。
而航空发动机中如果转子不对中,就会造成轴承磨损、转机摩擦等故障,对航空发动机的稳定性产生极大的威胁,同时一般情况下,可以将转子不对中分为轴承不对中和联轴器不对中两种。
航空发动机整机振动控制技术分析
航空发动机整机振动控制技术分析摘要:本文主要对航空发动机整机振动控制技术进行解析。
首先阐述航空发动机整体振动控制技术的设计过程,同时从航空发动机整机振动控制技术的装配过程以及验证过程等方面,详细解析了控制技术的操作要点。
关键词:航空发动机;整机振动;控制技术引言航空发动机整机一旦出现振动问题会影响到飞机的安全飞行,因此需要明确发动机振动的影响因素,通过利用现代化技术来控制振动现象,从而提升航空飞机发动机的运行稳定性。
1 航空发动机整体振动控制技术的设计过程(1)系统动力学设计。
在该设计过程中,主要研究的是转子动力学系统,特别是转子临界转速问题,确保其运行的稳定性,才能达到使用的效果。
比如某发动机本身就有双转子临界转速的结构,但是没有实现系统整体性判定,容易导致发动机过载或者不同心的问题,所以研究人员展开分析和研究,耦合系统振动特性存在偏差。
此外,发动机系统设计中,应积极有序的组织进行线性系统振动分析,优化系统内技术参数,比如刚度参数、阻尼参数等,从而得出最佳的设计效果。
在发动机技术不断发展与提升的背景之下,要处理强非线性因素适应度,就要进行整个系统的振动控制,实现综合性分析。
发动机的基本参数是人们关注的重点,集中分析概率分布,并且选择合适的处理措施。
但是也要注意,结构功能差组合参数、装配过盈范围参数以及温度梯度参数等,都进行动柔分析。
因此,技术人员为了预防发生整机振动的问题,通常要将整体结构作为系统展开分析,分析研究力学特性结构,掌握振动原理,提高设计水平。
(2)支承连接系统动力单元。
经过动力学分析后发现,很多人对于航空发动机的振动解决方法有所掌握,但是还存在支点准确性以及连接结构动柔度不合格的问题。
因此测量支点的精柔度极为重要,所以要充分的关注影响参数变化的因素,防止发生零部件变形的问题,特别是轴承与游隙的控制,确保数据的完整性。
在常规数据分析是,临界转速对支点柔度较为敏感,所以也能够保证静子轴承结构体系设置合理,工作温度参数符合要求,集中处理振动测试项目,保证两者关系的正常化,解决存在的问题,发布相关的处理措施。
航空发动机整机振动分析与控制
D 01:10.19392/j . c n k i . 1671-7341.201805129航空发动机整机振动分析与控制闫志敏刘涛刘本胜韩亮亮辽宁壮龙无人机科技有限公司辽宁沈阳110136摘要:航空发动机工作过程中较为普遍发生的和严重的故障就是发动机整体振动是,同时由于其复杂性,也在一定程度上 增加了控制的难度。
本文对常见的发动机整机振动类型进行了阐述,并对引起航空发动机整机振动的原因的进行了分析,同时总 结了常用的控制方法,以期为解决航空发动机整机振动的问题提供参考。
关键词!航空发动机;整机振动;类型;原因;控制科技风2018年2月_________________________________________________________________________________机械化工发动机整机振动会严重影响发动机的性能,特别是在飞行 过程中的整机振动,会增加磨损,导致系统故障,造成不可预知的后果。
为此,振动故障类型的准确把握,原因的细致分析,控 制技术的熟练掌握显得十分重要,这不仅可以极大地提高航空 发动机的安全性和可靠性,而且也可以增强其适应性,减少维护保养费用。
这也是发动机研发时需要探索的重要课题。
1常见的发动机整机振动类型整理相关资料发现,目前较为常见的故障类型主要包括: 转子不平衡、转动件与静子件之间的摩擦、转子弯曲、同心度问题、主轴承故障、附件轴承和齿轮损坏、油膜振荡、转轴开裂、不 均匀的气流涡动等等。
找准故障类型,是进行故障原因分析, 并找到解决办法的前提。
2引起航空发动机整机振动的原因2.1转子发生故障(1) 转子不平衡。
转子不平衡是航空发动机整体振动的众 多原因中最主要的一种。
它不仅可以产生噪音,诱发其他类型 故障,更会对发动机的安全运行造成巨大威胁。
识别转子不平 衡,并采取有效措施降低其发生频次,是减少发动机整体振动 发生的重要措施。
相对于其他原因引起的振动,转子不平衡有着较为明显的特征,那就是载荷与转速平方成正比,转速和频 率相同。
航空器用发动机动力学特性与振动分析
航空器用发动机动力学特性与振动分析航空器用发动机动力学特性与振动分析是航空工程中的重要研究领域。
飞行器的发动机是支持其飞行的核心部件,其动力学特性与振动分析关乎着飞机的性能、安全和寿命。
本文将深入探讨航空器用发动机的动力学特性以及与振动分析相关的问题。
首先,我们需要了解航空器用发动机的动力学特性。
发动机的动力学特性主要包括转速响应、传动轴动力、引起航空器振动的发动机非平衡力等。
发动机的转速响应是指发动机在受到外界扰动时的转速变化情况。
由于飞行器的飞行环境复杂多变,如空气湍流、飞行姿态变化等因素,发动机会受到不同程度的扰动,导致转速的变化。
研究发动机的转速响应有助于提高发动机的稳定性和性能。
传动轴动力是指发动机输出的动力通过传动轴传递给飞机的一种力。
在发动机运行过程中,由于各种因素的影响,如燃烧失衡、机械部件的不均衡等,会产生一种由发动机输出的动力引起的旋转力。
这种旋转力会通过传动轴传递给飞机,进而引起飞机的振动。
因此,研究传动轴动力有助于减小飞机的振动,提高飞行的平稳性。
除了转速响应和传动轴动力,发动机的非平衡力也是导致飞机振动的重要原因之一。
发动机在运行过程中存在着一些不平衡的因素,如活塞质量不均、曲轴杆件不均匀等。
这些不平衡力会引起飞机的振动,严重的情况下会导致飞机的失衡和不稳定。
因此,减小发动机的非平衡力对于飞机的安全和运行稳定性至关重要。
在航空器用发动机的振动分析方面,我们需要关注的几个关键问题。
首先是振动模态分析。
振动模态分析是指通过对航空器用发动机振动特性的研究,确定其振动模态的特点和分布规律。
这有助于我们理解发动机振动的本质和机制,为进一步的振动控制和优化提供依据。
其次是振动响应分析。
振动响应分析是对航空器用发动机在受到外界扰动时的振动响应进行研究。
外界扰动包括飞机的飞行姿态变化、湍流环境、同时受到多种扰动等。
通过振动响应分析,可以评估发动机对外界扰动的响应能力,并提出相应的振动控制措施。
航空发动机的振动分析与控制
航空发动机的振动分析与控制在现代航空领域,航空发动机被誉为飞机的“心脏”,其性能和可靠性直接影响着飞行的安全与效率。
然而,航空发动机在运行过程中不可避免地会产生振动,过度的振动不仅会影响发动机的性能和寿命,还可能引发严重的安全事故。
因此,对航空发动机的振动进行分析与控制具有极其重要的意义。
航空发动机振动产生的原因是多方面的。
首先,发动机内部的旋转部件,如涡轮叶片、压气机叶片等,由于制造误差、材料不均匀等因素,在高速旋转时会产生不平衡力,从而导致振动。
其次,气流的不稳定流动、燃烧过程的不均匀性以及机械部件之间的摩擦和冲击等,也会引起发动机的振动。
此外,发动机的安装方式、与飞机结构的连接以及外部环境因素(如温度变化、风载荷等)都可能对振动产生影响。
为了准确地分析航空发动机的振动,需要采用一系列先进的测试技术和分析方法。
振动测试是获取振动信息的重要手段,常用的传感器包括加速度传感器、位移传感器等。
通过在发动机的关键部位安装这些传感器,可以实时监测振动信号。
对采集到的振动信号进行处理和分析是关键的一步。
傅里叶变换是一种常用的分析方法,它可以将时域信号转换为频域信号,从而帮助我们识别振动的频率成分。
此外,还有小波分析、模态分析等方法,它们能够更深入地揭示振动的特征和规律。
在对航空发动机振动进行分析的基础上,采取有效的控制措施至关重要。
主动控制和被动控制是两种常见的控制策略。
被动控制主要通过增加结构的阻尼、改变结构的刚度等方式来减小振动。
例如,在发动机的结构中添加阻尼材料,如橡胶、粘弹性材料等,可以有效地消耗振动能量。
优化发动机的支撑结构,提高其刚度和稳定性,也能够降低振动水平。
主动控制则是通过引入外部的能量和控制算法,实时地对振动进行干预和调整。
常见的主动控制技术包括主动磁轴承、压电作动器等。
主动磁轴承可以通过调整磁场来控制轴的位置和运动,从而减少振动。
压电作动器则利用压电材料的特性,根据控制信号产生相应的力来抑制振动。
航空发动机振动特性分析与控制
航空发动机振动特性分析与控制随着机组高度和速度的不断提升,发动机振动成为影响航空安全、舒适性和可靠性的重要因素之一。
在进行航空发动机设计和研发时,需要对其振动特性展开分析和控制,以取得更好的飞行效果。
航空发动机振动的分类航空发动机振动主要分为两种类型:强迫振动和自由振动。
强迫振动是由于发动机叶轮和燃烧室的旋转产生的离心力和静力不平衡等因素导致的。
这种振动一般都具有周期性、可预测性和可控性等特点,属于低频振动。
自由振动主要由于发动机各部件的结构和材料特性所引起的共振现象,具有无规律和不可预测的特点,属于高频振动。
航空发动机振动分析航空发动机振动分析是对发动机振动特性的系统研究,其主要目的是预测和控制振动,保证发动机在飞行过程中的安全和性能。
现代航空发动机振动分析主要采用数值模拟和实验测量两种方法。
数值模拟是运用有限元分析和计算流体力学等数值方法对发动机进行虚拟仿真,对发动机在不同运行状态下的振动特性和相应的受力情况进行预测和分析。
数值模拟可以在设计阶段提前发现和解决潜在的振动问题,极大地缩短了发动机的设计周期和成本,提高了可靠性和性能。
实验测量是通过人工或自动检测设备对发动机振动进行实时监测和测量,获得振动参数,并进行分析和处理。
现代实验测量技术包括激光干涉、电容传感、压电传感等,可以实时地监测发动机在飞行过程中的振动情况和性能,提供有力的依据和数据支持。
航空发动机振动控制航空发动机振动控制是对发动机振动进行预测和防护的过程。
其具体目的是降低发动机振动对机身及舒适性的危害,提高发动机的可靠性和性能。
现代航空发动机振动控制方法主要包括被动和主动两种方式。
被动控制主要采用弹性材料、锁紧装置、防振器等被动减振措施,通过改变发动机的振动环境和结构刚度等因素来控制振动。
主动控制则通过引入反向振动波、采用电子注入等高新技术手段,对发动机的振动进行实时控制和调整,从而达到减振的目的。
航空发动机振动控制的现状与展望航空发动机振动控制技术的发展已经成为当前航空工业技术发展的重要方向之一,其对于提高航空安全、舒适性和可靠性具有重要作用。
航空发动机振动特性研究及其控制方法
航空发动机振动特性研究及其控制方法一、引言在航空发动机的运行过程中,不可避免地会存在振动问题。
振动会对发动机的性能、寿命以及安全性产生严重影响。
因此,研究航空发动机振动特性以及控制方法,对于提高航空发动机运行质量、延长寿命具有重要意义。
二、航空发动机振动特性研究1.振动的类型在航空发动机的运行过程中,存在多种类型的振动。
常见的振动类型包括轴向振动、径向振动和周向振动。
轴向振动是指在发动机轴心线方向上产生的振动,通常可以通过轴向振动传感器进行监测。
径向振动是指在垂直于轴心线方向上产生的振动,常常会损坏发动机轴承。
周向振动是指在绕发动机轴心线旋转方向上产生的振动,通常可以通过震动传感器进行监测。
2.振动的来源航空发动机振动的来源多种多样,可能是由于不平衡的转子、叶片间的不平衡、叶片振动、离心力、气流阻力等引起的。
其中,叶片振动是航空发动机振动的主要原因之一。
3.振动的评价指标对于航空发动机振动的评价,通常采用该舱航空发动机振动水平标准进行。
该标准规定了不同工况下航空发动机的振动极限值,以保证运行的安全性。
三、航空发动机振动控制方法针对航空发动机振动问题,科学的控制方法能够显著降低振动水平,进而提升发动机运行效率和安全性。
主要的航空发动机振动控制方法如下:1.动平衡技术动平衡技术是指通过对发动机转子进行动平衡实现振动控制的一种技术。
通过定期进行动平衡校正,可以有效降低发动机的振动水平。
2.被动控制技术被动控制技术主要采用结构减振材料对振动进行传递、吸收和散射。
通过在发动机结构上加装阻尼器和调剂器件等,可以降低发动机振动的频率和振幅。
3.主动控制技术主动控制技术采用反馈控制的方式对发动机振动进行控制。
可通过安装传感器和执行器,在反馈控制算法的指导下实现发动机的振动抑制。
4.整体系统优化航空发动机的振动问题往往与整机系统设计和运行有关。
针对发动机振动问题,需要利用整机系统优化手段进行综合考虑和处理,例如优化发动机转子结构、优化叶片结构、改善气动环境等。
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航空发动机整机振动特性分析
摘要:本文以涡轮转子工作状态受扭情况分析为出发点,探讨了涡轮转子对
涡桨发动机整机振动的影响。
分析得出:关键零组件的机械加工质量是影响航空
发动机整机振动的最主要因素,两转子的动平衡质量是影响整机振动的直接因素,装配过程的调整质量是影响整机振动的诱发因素。
并给出了一些可行的整机振动
控制措施。
关键词:涡桨发动机航空发动机整机振动控制措施涡轮转子
1涡轮转子工作状态受扭情况
由于转子系统的振动主要取决于转子系统的质心偏离旋转中心线的距离,即
挠度;而对同一轴类零件,抗弯刚度是定值时,挠度大小只与轴所受扭矩成正比。
本文按理想模式简单估算涡轮轴在几种极限状态受扭情况,把其对振动的影响做
一个直观的量化比较。
涡轮转子在工作状态下,轴主要受到如下三种扭矩作用:
a.涡轮轴内花键分度圆偏心,引起转子质心偏离旋转中心线,质心上的离心
力对轴产生扭矩M1。
b.涡轮转子与压气机转子采用松动花键联接,两转子不同心时,花键联接间
有摩擦力矩存在,对轴产生扭矩M2。
c.由于涡轮轴加工的形位公差的存在,造成质心偏离旋转中心线,整个涡轮
转子作用在质心上的离心力对轴产生扭矩M3。
2花键联接间摩擦力矩产生的过程
发动机压气机转子与涡轮转子采用松动花键联接,花键联接间隙允许两转子
不同心,即旋转轴不同直线。
当涡轮轴相对压气机转子旋转轴中心线偏斜(或涡
轮轴弯曲变形)时,花键联接下方的点啮合部分最短,上方的点啮合部分最长。
当发动机转子转动时,便可看到沿圆周的各花键齿的啮合长度不断变化。
设
想在和涡轮轴一起进动的坐标面上观察,看到转子以一定速度自转,在0位置点
啮合长度最短,在2位置啮合长度最长,当转子转动时,花键联接由0-1-2转动,涡轮轴内花键向左深入压气机转子后轴颈外花键中,齿上受到向右的摩擦力作用,相对的一面原在2位置的齿转到3位置再转到0位置,齿逐渐向右移动减小啮合
长度,齿上受到向左的摩擦力作用。
在0-1-2面和2-3-0面的摩擦力大小相等方
向相反形成摩擦力矩,力矩的方向垂直于涡轮轴,这种摩擦力矩使涡轮转子产生
振动失稳。
3对M1、M2、M3的简单估值
3.1对M1的估值
由于涡轮轴加工引起的内花键套齿分度圆偏心是不可避免的,所以M1对转
子的影响是始终存在的。
按极限状态,涡轮轴内花键对轴承支点的跳动量最大为0.055mm。
m——涡轮转子重量71.19kg
l1——涡轮转子花键端面到轴承支点的距离360mm
l2——涡轮转子质心到轴承支点的距离120mm
δ——涡轮轴内花键对轴承支点的跳动量,取0.5mm
e——由于内花键跳动而涡轮转子质心的偏移量
e=l2/l1 δ=1.7×〖10〗^(-3)
cm (1)
由此引起的离心力
F=mω^2 e=m×(2πn)^2×e=3230N(2)
其中,n为发动机工作转速,取15600rpm。
离心力对轴产生扭矩
M1=F∙l2=387.6N∙m (3)
3.2对M2的估值
根据第2章所述对涡轮转子与压气机转子松动花键联接在工作状态下的运动分析,简单计算发动机Ⅱ支点处涡轮轴内花键上所受摩擦力对涡轮转子的摩擦力矩作用。
涡轮轴内花键的局部受力分析,齿面上法线方向扭矩压力用Fs表示,切线方向扭矩压力用Ft表示。
Ⅱ支点处传递的总扭矩
M2’=P/ω=P/2πn=3151.6N∙m (4)
其中,P为涡轮在Ⅱ支点处传递的总功率,取7000马力;n为发动机工作转速,取15600rpm。
涡轮轴内花键齿面上切线方向扭矩压力
Ft=(M2’)/R=112557.1N(5)
其中,R为涡轮轴内花键分度圆半径28mm。
单齿齿面上切线方向扭矩压力
Ft_单=Ft/N=4019.9N (6)
其中,N为涡轮轴内花键齿数28。
单齿齿面上法线方向扭矩压力
Fs_单=Ft_单cosθ=3481.3N(7)
其中,θ为涡轮轴内花键压力角30°。
单齿所受摩擦力
F_单摩=μFs_单=522.195N (8)
其中,μ为摩擦系数,取0.15。
设涡轮轴内花键每个齿所传递的扭矩是相等的,即总扭矩在28个齿上的分布是均匀的,则有每个齿所受摩擦力相等,均为F单摩。
根据第2章所述对涡轮转子与压气机转子松动花键联接在工作状态下的运动分析可知,只要两者有相对运动,总是存在26个齿形成13对摩擦力矩,处在正上、正下两点处的齿相对静止,无摩擦力。
根据涡轮轴内花键各齿摩擦力分布情况,每两个相对的摩擦力所产生的力矩等于F单摩与两个相对的摩擦力间的弦长的乘积,即:
M_单摩=F_单摩
∙L (9)其中,F单摩是定值,L是变量,L值随所处位置不同而变化。
利用近似计算的方法可求出其平均值近似计算的方法可求出其平均值Lv。
利用面积相等进行近似计算
S=πR^2=2R∙Lv (10)
可求得弦长平均值
Lv=π/2 R=0.044mm(11)
其中,R为涡轮轴内花键分度圆半径28mm。
则涡轮轴内花键上所受摩擦力对涡轮转子的摩擦力矩
M2=M_摩=13×F_单摩×Lv=298.7N(12)
3.3对M3的估值
涡轮轴上轴承支点安装轴径的椭圆度和锥度不大于0.008mm,那么当这个形位公差存在时,发动机工作时,由于质心偏离旋转轴中心线,产生的离心力:
F=mω^2 e=m×(2πn)^2×e=1520N(13)
其中,涡轮转子重量71.19kg;n为发动机工作转速,取15600rpm;e为偏
心距,取0.008mm。
离心力对轴产生扭矩
M3=F∙l2=182.4N∙m (14)
其中,l2为涡轮转子质心到轴承支点的距离120mm。
4引起M1、M2、M3扭矩作用的主要原因
M1、M2、M3是同数量级的三种主要扭矩作用,在最不理想的极限状态下,M1:M2:M3=387.6:298.7:182.4,这个比例也是控制整机振动考虑的顺序。
发动机振动绝不是某一个因素单独作用的结果,它是多种因素综合作用的结果,这也是整机振动缘何复杂的原因,而且往往有时很可能某种因素起主导作用。
下面排列出该发动机引起M1、M2、M3三种扭矩作用的主要原因:
引起M1扭矩作用的主要原因
a.涡轮轴内花键分度圆偏心较大(机加质量)。
b.涡轮轴内花键与压气机转子后轴颈外花键配合间隙过大(机加质量、两转
子配对)。
c.涡轮轴内花键分度圆偏心跳动值与配对的压气机转子后轴承外花键分度圆
偏心跳动值差值偏大(两转子配对)。
引起M2扭矩作用的主要原因
a.涡轮轴内花键加工的齿向偏差较大(机加质量)。
b.涡轮轴内花键与压气机转子后轴颈外花键配合间隙过小(机加质量、两转
子配对)。
c.工作状态下发动机三支点同心度不好(装配调整质量)。
d.动平衡质量不高,剩余不平衡量较大(动平衡质量)。
引起M3扭矩作用的主要原因
a.涡轮轴偏心,初始不平衡量较大(机加质量)。
b.动平衡质量不高,剩余不平衡量较大(动平衡质量)。
总结上述M1、M2、M3三种扭矩作用的主要原因,可以得出影响该发动机整机振动的主要因素有三条:
a.关键零组件的机械加工质量是影响整机振动的最主要因素。
b.发动机两转子的动平衡质量是影响整机振动的直接因素。
c.发动机装配过程的调整质量是影响整机振动的诱发因素。
5整机振动控制措施
发动机振动问题是在比较复杂的多种因素综合作用下产生的,所以也不可能有固定模式克服振动的程序,只能根据具体情况具体分析解决。
结合上文所述,可以针对能影响整机振动的主要因素采取一定的控制措施:
a.加强两转子机加质量的过程管控,特别是发动机Ⅱ支点处花键联接各项参数的加工质量;在此基础上,装配条件允许的情况下,选择两转子花键分度圆偏心跳动值相近以及分度圆直径公差配合恰当的转子配对组合装机。
b.装配调整过程中,在垂直状态下调整发动机三支点同心度时尽可能使跳动高点处于发动机水平状态的上方,用以抵消转子下沉对三支点同心度的影响。
c.提高动平衡精度,选择高精度动平衡机,合理设计动平衡工装,减少动平衡时系统振动对转子动平衡的影响。
d.因M1与M3扭矩作用是相关存在的,可以通过动平衡有目的地使M1与M3相互抵消,而不是相叠加。
简单的说,就是使两转子在发动机Ⅱ支点处校正面内
的剩余不平衡量相位相错180°,且涡轮转子剩余不平衡量位于涡轮内花键跳动高点,即“0”位附近;而压气机转子剩余不平衡量位于“0”位对面附近。