考虑螺栓松脱特性的航空发动机转子动力学研究

• 作者: 张庆山 裴世源 洪军
• 来源期刊: 风机技术
• 关键词: 航空发动机 螺栓松脱 转子动力学 动力学特性 时变刚度特性
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 转子动力学分析
• 页码范围: 56-64
• 页数: 9页
• 分类号: TK474.7+2
• 语种: 中文
• DOI: 10.16492/j.fjjs.2021.01.0008

摘要

为了研究螺栓松脱对航空发动机转子动力学特性的影响,本文以航空发动机模拟转子为研究对象,建立了具有螺栓松动特性的有限元模型,利用螺栓松脱-横向裂纹等效法分析了螺栓连接结合面的开闭变化规律以及螺栓松脱单元的时变刚度特性,采用谐波平衡法求解了系统的运动方程,通过时域、频域和三维频谱图对比分析了有无螺栓松脱两种工况下系统的振动响应.研究表明,当存在螺栓松脱时,结合面的开闭区域与旋转角度有关,具体变化过程为完全闭合到完全张开再到完全闭合;当螺栓松脱数量较大时,主刚度随分界线位置的变化幅度较大,且会产生轴向-剪切、轴向-扭转、弯曲-扭转等耦合刚度;系统在一阶临界转速以及1/2,1/3,1/4临界转速附近出现峰值,在三维频谱图中除了基频成分还出现了二倍频成分2×、三倍频成分3×和四倍频4×成分.研究结果为航空发动机转子螺栓松脱的故障诊断提供了理论依据.