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- 航空发动机滚动轴承保持架的碰撞振动分析
- 作者： 姚譞 来源： 哈尔滨工业大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 圆柱滚子轴承 保持架 碰撞 动力学模型 打滑
- 描述： 轴承对航空发动机系统的飞行性能和安全性能有着重要影响。据统计，保持架的断裂是轴承失效的重要原因之一，尤其在航空发动机高速轴承中，保持架和滚子间频繁的碰撞严重影响了保持架的动态性能和可靠性。因此，对轴承中保持架的动力学研究意义重大，而目前对保持架的碰撞研究较少。本文重点考虑保持架和滚子间的碰撞作用，建立简化的圆柱滚子轴承保持架动力学模型，分析滚子和保持架的运动和碰撞情况，研究轴承工况条件和结构参数对保持架受到碰撞力的影响，为保持架断裂事故分析和保持架设计提供了一定的理论参考。基于轴承拟静力学分析和拟动力学分析理论对圆柱滚子轴承进行了动力学分析，将保持架和滚子看作不连续碰撞振动系统，突出考虑保持架与滚子的碰撞作用，将其他作用力看作系统受到外力并根据轴承实际运动和变形情况进行简化，建立了一维不连续保持架—滚子碰撞系统模型。选取了真实算例，采用定步长四阶Runge—Kutta法，通过MATLAB编程对系统非线性微分方程组进行了数值求解。分别计算了没有保持架时、保持架与单个滚子作用的二自由度系统这一简化模型以及保持架与全部滚子组成的多自由度系统这三种情况，对比分析了滚子和保持架的运动特性。进行了系统的动力学特性分析。通过相轨迹和Poincaré映射研究了在转速或径向载荷的变化下系统的周期运动和分岔现象，分析了系统的运动稳定性；计算分析了工况条件对保持架打滑的影响。通过对保持架受到碰撞力的分析，确定了保持架最容易断裂的地方，通过计算不同的工况条件下保持架兜孔横梁受到碰撞力，分析了工况条件对保持架的疲劳寿命和磨损的影响。通过计算不同的保持架兜孔间隙、保持架与滚子间的碰撞恢复系数以及保持架和滚子的质量时保持架的打滑率和保持架兜孔横梁受到最大碰撞力及平均碰撞力，研究了这些参数变化对保持架动态性能和可靠性的影响。分析了碰撞对保持架可靠性的影响：根据材料力学理论，计算分析了保持架兜孔横梁的最大应力和断裂的危险截面，对其抗弯疲劳强度进行了校核，并分析了滚子歪斜和兜孔间隙对抗弯疲劳强度的影响。