Совершенствование методов расчета параметров нестационарных колебаний гибких вращающихся роторов на основе вычислительных комплексов

• Автор: Игумнов, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1 Нестационарные колебания гибких вращающихся роторов
1.1 Проблемы исследования нестационарных колебаний гибких вращающихся роторов
1.2 Обзор научных публикаций
1.3 Выводы по главе
2 Метод расчета параметров нестационарных колебаний гибких вращающихся роторов
2.1 Анализ влияния гироскопического момента, действующего со стороны диска на вал, при колебаниях различных роторов, используемых в настоящее время в авиационной промышленности
2.2 Расчет нестационарных колебаний диска без учета массы вала
2.3 Расчет нестационарных колебаний диска с учетом массы вала
2.4 Обобщение механической модели ротора с диском, расположенным в середине вала, на случай произвольной конфигурации ротора
2.5 Тестирование методики расчета нестационарных колебаний диска на основе построения механических моделей системы «ротор - диск»
2.6 Метод исследования закона движения произвольного сечения
ротора при его нестационарных колебаниях
2.7 Тестирование метода исследования нестационарных колебаний сечения ротора на основе программной системы DYNAMICS R3
2.8 Выводы по второй главе
3 Нестационарные колебания вращающегося ротора при различных режимах работы двигателя
3.1 Определение параметров механической модели нестационарных колебаний диска ротора авиационного двигателя
3.2 Исследование нестационарных колебаний дйска ротора авиационного двигателя при его разгоне
3.3 Исследование колебаний диска при выбеге ротора
3.4 Определение перемещений сечения ротора, соответствующего расположению опоры и сечения, соответствующего максимальному прогибу ротора по второй форме колебаний
3.5 Исследование колебаний диска в случае обрыва лопатки на различных режимах работы двигателя
3.7 Выводы по главе
4 Исследование эффекта Зоммерфельда
4.1 Исследование эффекта Зоммерфельда на основе механической модели, описывающей колебания диска с учетом массы вала
4.2 Условия возникновения эффекта Зоммерфельда при различных массовых характеристиках ротора
4.3 Исследование эффекта Зоммерфельда на реальном роторе. Влияние эксцентриситета диска на время выбега ротора
4.4 Выводы по главе
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение А Акт внедрения в производство
Приложение Б Акт внедрения в учебный процесс
Приложение В Программа для расчета эквивалентных масс ротора в среде АШУБ
Приложение Г Компьютерная программа решения системы дифференциальных уравнений для получения зависимостей изменения амплитуд колебаний произвольного сечения ротора в пакете МАРЬЕ
Одно из основных требований, которые предъявляются при создании газотурбинных двигателей, и в частности, авиационных двигателей, является требование минимального веса конструкции. Это требование приводит к необходимости снижения жесткости роторных систем двигателей и использованию гибких роторов, т.е. роторов первая критическая частота вращения которых меньше рабочих частот. При вращении таких роторов возникают их изгибные колебания, которые необходимо учитывать при разработке двигателей. Одной из основных задач при проектировании авиационных двигателей, судовых двигателей и установок, газотурбинных машин наземного применения является обеспечение возможности безопасного перехода через критическую скорость при разгоне и выбеге ротора.
Динамическая прочность деталей двигателей, содержащих гибкие роторы, обеспечивается путем правильного сочетания механических свойств материала при действии переменных напряжений с уровнем напряжений в рабочих условиях. Поддержание напряжений на допустимом уровне обеспечивается комплексом расчётно-экспериментальных работ, проводимых на всех этапах конструирования, доводки, производства и эксплуатации [1].
Наличие в двигателе роторов, всегда имеющих некоторую неуравновешенность, приводит к появлению переменных сил, частоты возбуждения которых равны частотам вращения роторов. При совпадении этих частот с собственными частотами колебаний роторов возникает резонансное (критическое) состояние двигателя, сопровождающееся значительным повышением деформации валов и переменных нагрузок на опоры и корпус. Задача исследования изменения этих деформаций и влияния на них конструктивных параметров роторов является одной из основных задач двигателестроения.
Диссертационная работа посвящена разработке методов исследования нестационарных колебаний гибких вращающихся роторов. Задача исследования нестационарных колебаний роторов является наиболее сложной задачей динамики

Для случая п = 2 имеем
и,, и,,
-г + е сое ф + —— +
с1 ъ йх М, М
I—г- + Б
<Д Л

Е(м^г'
-у + евтф-ь—^ + ^-Д у ^с!у М, М2
т—4- + 0
А Л 2->
2^(мкюк)

-Ъ + е СОБ ф +
Д и, 2 М, М2
- — + и. со:
А2 I*
1(М к<ф-'
и1у и2у
2 -у + е$1Пф +
Д и, 2 м. М
-—- + и,ж
Е(Мксо2кГ’

X + еСОБф + —1— +
Д2и2г 2 М, М2
,.2 +и22®2 Л £(Ч«Ф-

,2 -у + евтф + — +
Д и2у 2 М, Мг
-гг- + V*
Ё(Мксо 2Г>
, (-2 + есо5ф + -^12- + ^2-)езтф (-у + езтф + —^ + ^-)есозф
п +Т Л , м. м2 м, м2
2’й12
Е(мкш2)-' Есм,«2)
При этом функции ита и иуу удовлетворяют уравнениям
и„+®>« = -Р,(0;
Д„у+С0Яу=-Ру(^
V = 1,2 п,_
(36)
М(1).