某航空发动机曲轴扭振特性及减振器失效分析

【类型】学位论文

【作者】陈亮 

【关键词】 航空 活塞发动机 曲轴 扭转振动 减振器

【摘要】“安全第一、预防为主”不仅是中国民航安全文化的核心内容,也是民用航空器维护和故障失效机理研究的指导思想。实践证明,只有利用专业理论知识和设备,对故障进行深入研究,找到零部件失效的根本原因,才能采取科学有效的预防措施或对零部件进行改进,才能确保飞行安全。某活塞式固定翼飞机因发动机曲轴扭振减振器故障,己造成多起发动机报废和飞机迫降事故,严重影响到飞行安全,因此对曲轴扭振特性及减振器失效机理研究具有一定意义和现实的工程实用价值。本论文以某航空活塞发动机为研究对象,对其曲轴扭振特性和减振器失效机理进行研究。首先通过收集与发动机曲轴扭振及减振器相关的文献资料,利用内燃机动力学和振动控制理论,分析了悬摆式曲轴扭振减振器的工作原理。然后使用Pro/Engineer建立了曲轴轴系的三维数字模型并进行运动仿真,计算出轴系各零部件的转动惯量。根据内燃机扭振计算理论和曲轴轴系实际结构,建立轴系扭振计算模型,结合使用经验公式计算的轴系刚度和阻尼功,使用Matlab对轴系进行自由振动计算,得到轴系固有频率及振型,接着计算轴系在四种工况下的动态响应特性。在地面测试了发动机在过渡工况下的扭振数据,然后使用PTVM对扭振测试数据进行处理、分析,获得轴系的固有频率和响应特性。通过数据对比分析,确定理论计算得出的轴系响应特性可以用于减振器失效分析。减振器零部件失效是因为疲劳裂纹,而疲劳裂纹与曲轴扭振有关,故障调研中也发现飞行训练中存在导致曲轴发生强烈扭振的操作。使用ANSYS分析了在施加静载荷下减振器限位部件的应力分布,确定了挡片是减振器组件中最薄弱的零件。结合曲轴轴系扭振特性分析结果,对导致减振器失效原因进行了分析,对快速收油门将导致减振器失效的结论进行了地面模拟试验。基于研究成果,提出了预防减振器失效的一系列措施。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】西南交通大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】董大伟

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