【摘 要】
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转子及支承系统是航空发动机的核心部件,由于其长期工作在高温、高压的恶劣环境中,使得发动机故障尤其是振动故障频发。当系统发生振动故障时,在振动响应特征上会有明显反应,通过对这些振动响应特征的分析,可以为航空发动机的设计及故障诊断提供理论支撑。因此对转子系统的振动响应特征及其故障演变机理的研究具有重要的理论价值和工程意义。具体研究内容如下:本文首先介绍了航空发动机转子系统的国内外研究方法和理论成果,详
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转子及支承系统是航空发动机的核心部件,由于其长期工作在高温、高压的恶劣环境中,使得发动机故障尤其是振动故障频发。当系统发生振动故障时,在振动响应特征上会有明显反应,通过对这些振动响应特征的分析,可以为航空发动机的设计及故障诊断提供理论支撑。因此对转子系统的振动响应特征及其故障演变机理的研究具有重要的理论价值和工程意义。具体研究内容如下:本文首先介绍了航空发动机转子系统的国内外研究方法和理论成果,详细阐述了研究存在非线性因素的转子系统动力学问题时使用的龙格-库塔求解方法和分析非线性动力学问题的一般步骤。其次,使用合适的力学模型描述转子系统常见的故障类型（不平衡、碰摩和转轴裂纹）,基于转子动力学建立了滚动轴承支承的故障单盘转子动力学模型,使用时域图、频谱图和分岔图等分析这些故障在振动响应特性上的差异以及相关故障参数对转子系统的影响。随后,针对广泛存在于航空发动机中的双转子（高、低压转子通过中介轴承进行耦合）系统,对其中的中介轴承及其支承系统进行详细建模,建立了含支承系统的双转子-中介轴承动力学模型,用数值方法重点分析了中介轴承的游隙、高低压转子转速比以及不平衡对系统的非线性振动响应的影响。在前面的研究基础上将航空发动机双转子系统与机匣进行耦合,建立了双转子-机匣耦合模型,包含了滚动轴承支承模型、中介轴承模型、碰摩力模型和裂纹模型,研究了复合故障对双转子-滚动轴承-机匣耦合系统振动的影响,分析了故障参数碰摩刚度、碰摩间隙以及转轴裂纹深度对系统的振动影响,同时也分析了不同故障工况下的机匣振动响应强度。
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