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转子系统积油故障的仿真研究

作　者: 陈希红
导　师: 韩清凯
学　校: 东北大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 转子系统 刚柔混合模型 积油 动力学仿真 MSC.ADAMS
分类号: TH165.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 44次
引　用: 3次
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内容摘要


转子系统腔体内常贮有或泄漏入液体,构成了积液转子系统。如航空发动机转子的鼓筒段及轴的内腔,由于设计不当或工作失常,积液故障时有发生。只要有少量的内腔积液,就会显著地影响转子系统的振动特性。在本文中,首先利用有限元法对转子系统的动力学特性进行了分析,建立了转子系统的刚柔混合虚拟样机模型,并通过实验验证来修正模型。在此基础上,建立具有积油的虚拟样机模型,进行了动力学仿真,定性地分析了积油对转子系统稳定性的影响和积油的运动情况,并进行了实验验证。取得如下成果：(1)对某航空发动机的简化转子系统进行了建模,并用ANSYS和MATLAB语言编制程序,求解简化转子系统的前四阶固有频率和振型,为下文建立的转子系统虚拟样机模型分析做准备。(2)利用SOLIDWORKS建立简化转子系统的三维实体模型,导入到多体动力学软件MSC.ADAMS中,并将转轴转换为柔性体,建立简化转子系统的虚拟样机模型,进行动力学仿真。通过实验验证,对虚拟样机模型进行了有效的修正,使转子系统虚拟样机模型具有良好的仿真精度。(3)在转子系统的积油盘中,充入少量的油,形成了具有积油的转子系统。通过实验观察具有积油的转子系统在低转速和一阶临界转速附近时,积油在积油盘腔体内的分布情况。(4)根据实验观察到的积油的分布情况,对转子系统的积油进行简化,在保证流体的质量和密度不变的情况下,设流体的流型不变。建立具有积油的转子系统虚拟样机模型。进行了积油故障转子系统的动力学仿真,得到仿真结果。和试验台结果对比,定性地分析了转子腔体积油对转子系统的影响和积油的运动情况,并加以实验验证。本文以某航空发动机的简化转子系统模型为研究对象,对转子系统的积油故障进行了仿真研究,分析了积油对转子系统稳定性的影响和积油的运动情况。通过实验验证证明了采用多体动力学MSC.ADAMS软件对转子系统积油故障进行仿真分析的可行性,为航空发动机的转子系统积油现象分析提供了理论参考,有着积极的现实意义和经济价值。

全文目录


中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-14
  1.1 本文研究的意义  10-11
  1.2 国内外相关研究状况  11-13
  1.3 本文的主要内容  13-14
第2章 虚拟样机技术和ADAMS软件  14-26
  2.1 引言  14
  2.2 虚拟样机技术  14-16
    2.2.1 虚拟样机技术的定义  14
    2.2.2 虚拟样机技术的特点  14-15
    2.2.3 虚拟样机技术的应用  15-16
  2.3 ADAMS软件  16-18
    2.3.1 ADAMS软件介绍  16
    2.3.2 ADAMS软件主要模块  16-17
    2.3.3 ADAMSr的相关科研应用  17-18
  2.4 ADAMS多体系统动力学研究概述  18-25
    2.4.1 ADAMS多刚体系统动力学理论基础  18-22
    2.4.2 ADAMS多柔体系统动力学理论基础  22-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章 转子系统的固有动态特性分析  26-38
  3.1 引言  26-29
  3.2 转子系统的动力学模型建立  29-31
  3.3 转子系统的固有频率计算  31-35
    3.3.1 基于ANSYS的有限元法计算固有频率  32-33
    3.3.2 基于MATLAB的有限元法计算固有频率  33-35
  3.4 ANSYS有限元法和MATLAB有限元法计算结果对比  35-36
  3.5 本章小节  36-38
第4章 转子系统虚拟样机模型建立及实验验证  38-54
  4.1 引言  38
  4.2 转子系统的结构及性能参数  38-40
    4.2.1 转子系统的结构形式及工作原理  38-39
    4.2.2 转子系统工作性能参数  39-40
  4.3 转子系统刚柔混合模型的建立及仿真  40-49
    4.3.1 Solidworks与ADAMS环境中的模型建立  40
    4.3.2 设置工作环境  40-41
    4.3.3 添加约束  41-42
    4.3.4 添加驱动  42
    4.3.5 添加轴承支承刚度  42-43
    4.3.6 利用ADAMS/AutoFlex建立柔性体轴  43-46
    4.3.7 仿真分析与仿真结果后处理  46-49
  4.4 转子系统的刚柔混合模型仿真的实验验证  49-50
  4.5 转子系统的刚柔混合模型的修正  50-52
  4.6 小结  52-54
第5章 转子系统积油故障的仿真  54-70
  5.1 引言  54
  5.2 转子系统积油故障刚柔混合模型的建立  54-57
    5.2.1 积油的简化  54-55
    5.2.2 转子系统积油故障模型的建立  55-57
  5.3 转子系统积油故障的仿真分析  57-67
    5.3.1 积油为35号机油  57-62
    5.3.2 积油为4050号润滑油  62-67
  5.4 小结  67-70
第6章 结论与展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-78
硕士期间发表论文  78

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械制造工艺 > 柔性制造系统及柔性制造单元 > 故障诊断和维护
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