Разработка обобщённой методики расчёта и проектирования упругодемпферных опор роторов двигателей летательных аппаратов и энергоустановок

• Автор: Барманов, Ильдар Сергеевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ У ПРУ ГО ДЕМПФЕРНЫХ ОПОР

1.1. Характеристики упругодемпферных опор

1.2. Обзор конструкций упругодемпферных опор

1.3. Обзор методик расчёта характеристик «беличьего колеса»

1.4. Обзор методик расчёта характеристик подшипника качения

1.5. Обзор методик расчёта характеристик гидродинамического демпфера

1.5.1. Обзор теоретических исследований и методик расчёта ГДД

1.5.2. Обзор экспериментальных исследований ГДД

ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЁТА ЖЁСТКОСТИ «БЕЛИЧЬЕГО КОЛЕСА»
2.1. Создание параметрической модели «беличьего колеса»
2.2. Оценка адекватности параметрической модели
2.3. Исследование влияния длины упругих балочек
2.4. Исследование влияния радиуса скругления пазов
2.5. Исследование влияния технологических отклонений размеров
2.6. Исследование влияния способа приложения нагрузки
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЁСТКОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАДИАЛЬНО-УПОРНЫХ ШАРИКОВЫХ ПОДШИПНИКОВ
3.1. Методика расчёта радиально-упорного шарикового подшипника68
3.1.1. Элементы геометрии четырёхточечного подшипника
3.1.2. Распределение нагрузки между телами качения
3.1.3. Расчёт при осевой нагрузке без учёта центробежных сил
3.1.4. Расчёт при осевой нагрузке с учётом центробежных сил
3.1.5. Расчёт при радиальной нагрузке без перекоса колец
3.1.6. Расчёт при комбинированной нагрузке и перекосе колец
3.1.7. Эластогидродинамический расчёт подшипника
3.1.8. Порядок расчёта и формирование исходных данных
3.2. Результаты расчёта зависимостей перемещений и жёсткостей
3.3. Сравнение результатов теоретических расчётов с экспериментальными данными
3.4. Исследование влияния радиального зазора на коэффициент радиальной жёсткости
3.5. Исследование влияния частоты вращения на коэффициент радиальной жёсткости

ГЛАВА 4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОБОБЩЁННОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЁТА КОРОТКОГО НЕПРОТОЧНОГО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДЕМПФЕРА С УЧЁТОМ ШЕРОХОВАТОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
4Л. Учёт шероховатости рабочих поверхностей ГДД
4.2. Учёт турбулизации, кавитации и сил инерции в масляном слое
4.3. Анализ влияния турбулизации, локальных и конвективных сил
ИНЕРЦИИ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГДД С УЧЁТОМ ШЕРОХОВАТОСТИ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
4.4. Анализ влияния шероховатости
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЁННОЙ МЕТОДИКИ РАСЧЁТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ УПРУ ГО ДЕМПФЕРНОЙ ОПОРЫ
5.1. Обобщённая методика расчёта и проектирования УДО и алгоритм
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЕЁ СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
5.2. Расчёт динамики роторной системы ГПА-Ц6
5.2.1. Составление расчётной модели
5.2.2. Анализ спектра частот колебаний
5.2.3. Вынужденные колебания ротора
5.2.4. Разработка конструкции передней опоры свободной турбины
двигателя НК
5.3. Разработка усовершенствованных конструкций опор
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ГДД - гидродинамический демпфер;
ГТД - газотурбинный двигатель;
ДЛА - двигатель летательного аппарата;
ЗМКБ - Запорожское машиностроительное конструкторское бюро; КВД - компрессор высокого давления;
КНД - компрессор низкого давления;
КПД - коэффициент полезного действия;
ОАО - открытое акционерное общество;
ОКБ - опытно-конструкторское бюро;
ОНИЛ - отраслевая научно-исследовательская лаборатория;
ООО - общество с ограниченной ответственностью;
ПК - подшипник качения;
СГАУ - Самарский государственный аэрокосмический университет; СНТК - Самарский научно-технический комплекс;
СТ - свободная турбина;
ТВД - турбина высокого давления;
ТНД - турбина низкого давления;
У ДО - упруго демпферная опора;
УЭ - упругий элемент;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
ЭУ - энергетическая установка;
Новиков Д.К. и Канунников П.И. [82] построили теоретическую модель расчёта гидродинамического демпфера с торцовым уплотнением, с кольцевой канавкой и с подачей смазки через отверстия. Рассматривается демпфер конечной длины, теоретическая модель строится с помощью уравнения Рейнольдса. Уравнение с соответствующими граничными условиями решается методом простой итерации; определяются силы, действующие со стороны плёнки на вибратор демпфера. Создана программа для расчёта ГДД.
Bonello Philip, Brennan Michael J. и Hohnes Roy исследовали нелинейное взаимодействие между эксцентричным плёночным демпфером подшипников и несбалансированным гибким ротором ГТД. В анализе учитывается кавитация в демпфере. Установлено, что эксцентриситет демпфера и дисбаланс масс у ротора усиливают кавитацию. Это оказывает влияние на критический уровень вибраций, которое гасит демпфер [83].
Авторами работы [84] проведено модельное исследование двухроторного плёночного демпфера узлов подшипников многовального авиационного ГТД. В динамической модели демпфера учитываются силы взаимодействия роторов высокого и низкого давления, а также нелинейные силы, связанные с плёнкой масла. Представлены полученные данные по характеристикам нелинейных вибраций роторов.
Wu Guo-fan, Chen Guo-rhi и Tu Meng-pi провели теоретическое исследование динамических характеристик высокоскоростного гибкого ротора ГТД, у которого номинальная частота вращения выше первой критической частоты для изгибных вибраций [85].
В работе [86] Zhu Chang-sheng и Chen Yong-jun рассматривают общие дифференциальные уравнения движения несбалансированной роторной системы авиадвигателя и уравнение Лагранжа с 3-мя характеристиками перемещения и 3-мя характеристиками вращения. Отмечается, что маневренный полёт самолёта увеличивает вибрацию в роторной системе и может произойти распределённый удар между ротором и статором