航空发动机滚动轴承非线性动力学模型分析航空发动机发
作者单位：哈尔滨工业大学航天学院
会议名称：《第十届动力学与控制学术会议》
会议日期：2016年
学科分类：08[工学] 082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 0825[工学-航空宇航科学与技术]
基 金：国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(批准号:2015CB057400)
关 键 词：滚动轴承 赫兹接触理论 非线性动力学模型 有限元分析
摘 要：本文在国家973计划项目《航空发动机运行安全基础研究》的背景下,基于某航空发动机转子系统对其进行动力学分析研究,以了解滚动轴承动力学特性并对实际工程有指导意义为主要研究目的。本文在前人研究成果的基础上,从赫兹接触理论的观点出发,建立主要考虑游隙的球轴承不同自由度的动力学模型,运用Matlab对模型进行数值求解,分析各种几何和物理参数对球轴承振动特性的影响。运用ANSYS对SKF6312轴承进行三维建模,并对其在不同物理参数下的力学特性进行分析。最后对不同自由度振动模型进行对比分析,并将ANSYS的仿真结果与理论模型的物理参数建立联系,促使理论模型求解分析更加接近工程实际,对实际问题作出科学合理的解释,丰富和完善滚动轴承力学特性研究分析,为不同工况下滚动轴承动力学特性分析选用哪种动力学模型更加合理有效提供理论依据。对二自由度模型改变转速、刚度以及游隙等物理参数做分析,并研究了其周期1、2的稳定性、接触共振条件与滞后行为;给出推导三、五自由度滚动轴承非线性动力学模型的推导过程以及进一步的数值计算,基于二自由度模型分析方法对三、五自由度模型进行分析研究;在同一组物理参数的前提下对比分析不同自由度模型计算结果,找出他们的相似点以及相异点,进一步分析总结出在不同工作条件下哪一个模型对轴承的动力学特性研究更加具有指导意义;运用ANSYS仿真结果拟合轴承的变刚度非线性特性曲线,即SKF6312轴承模型在受到不同径向力作用时研究分析其轴承刚度的变化,根据有限元计算结果,通过MATLAB编写多项式拟合程序,分别拟合出ANSYS有限元法和赫兹法的深沟球轴承径向非线性刚度曲线,对比分析两种方法拟合的曲线,校核不同模型的刚度参数,使其对解决实际工程问题有参考价值。