航空發(fā)動機雙轉(zhuǎn)子軸承試驗機的設計研究.pdf

1、滾動軸承作為航空發(fā)動機轉(zhuǎn)子的重要支撐部件，其性能好壞是整個轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。高速、重載等苛刻的工況要求軸承有更好的使用性能。為了評判軸承性能好壞，采用軸承試驗機進行試驗軸承的模擬試驗成為目前最為有效的方法。本文根據(jù)試驗軸承的技術(shù)參數(shù)和指標研制了專用的航空發(fā)動機雙轉(zhuǎn)子軸承試驗機，其主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)研發(fā)了一種適用于航空發(fā)動機軸承內(nèi)圈、外圈分別旋轉(zhuǎn)的雙轉(zhuǎn)子軸承試驗機，針對目前航空發(fā)動機軸承高速、重載的苛刻工況，

2、依據(jù)試驗機技術(shù)參數(shù)和要求，確定了試驗機系統(tǒng)的總體設計方案，包括機械系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)及電氣與控制系統(tǒng)部分，重點對試驗機的主體機械結(jié)構(gòu)進行了研究;主要包含主軸、加載裝置、試驗機底座的結(jié)構(gòu)設計，完成試驗機整體三維模型的設計。
　　(2)試驗機主軸由兩個錐度軸通過法蘭螺栓聯(lián)接構(gòu)成，為保證高速旋轉(zhuǎn)主軸能夠安全可靠地工作，需要對法蘭螺栓聯(lián)接進行研究。論文依據(jù)VDI2230高強度螺栓聯(lián)接設計理論，對主軸法蘭螺栓進行了設計和計算

3、。通過對螺栓進行受力分析，得到螺栓的等效載荷;通過對螺栓預緊力和工作載荷進行研究，得到螺栓預緊力與工作載荷之間的關(guān)系。同時，為簡化對復雜法蘭剛度的計算，對法蘭單元截面進行等效截面計算，建立法蘭聯(lián)接的剛度等效模型，計算出螺栓的初始預緊力，為之后進行的主軸靜動態(tài)性能分析提供數(shù)據(jù)參數(shù)。
　　(3)試驗機主軸作為試驗機正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)特性影響試驗機的使用性能和壽命。為研究主軸的承載性能和振動特性，根據(jù)設計的法蘭螺栓聯(lián)接主軸結(jié)構(gòu)，

4、采用ANSYS workbench有限元分析軟件對主軸進行動靜態(tài)特性分析。通過進行動靜態(tài)特性分析，得到試驗機主軸的靜剛度、主軸螺栓應力值值及試驗軸承內(nèi)外圈傾角變形量。在試驗機主軸動力學模態(tài)分析中，提取主軸前6階固有頻率和振型，分析得到主軸臨界轉(zhuǎn)速值，分析結(jié)果驗證了主軸的動靜態(tài)特性參數(shù)滿足技術(shù)要求，說明主軸結(jié)構(gòu)設計的合理性，保證了試驗主軸系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。
　　本論文研究的航空發(fā)動機雙轉(zhuǎn)子軸承試驗機是一臺滿足航發(fā)軸承試驗需求，針對試