[發(fā)明專利]一種航空傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)限制值的制定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110181260.3
• 申請(qǐng)日: 2021-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113221261B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏靜;程浩;張愛(ài)強(qiáng);顏強(qiáng);李良祥;陳向前
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué);彭州智能創(chuàng)仕科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/15;G06F30/20;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開(kāi)了一種航空傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)限制值的制定方法，步驟包括：1)確定航空傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命值和材料的S?N曲線；2)建立航空傳動(dòng)系統(tǒng)多柔體動(dòng)力學(xué)模型；3)測(cè)量出航空傳動(dòng)系統(tǒng)各軸系在不同工況、負(fù)載條件下的振動(dòng)值，計(jì)算出動(dòng)應(yīng)力，以及航空傳動(dòng)系統(tǒng)各軸系隨時(shí)間歷程的載荷；4)基于航空傳動(dòng)系統(tǒng)各軸系隨時(shí)間歷程的載荷編制載荷譜；5)計(jì)算出航空傳動(dòng)系統(tǒng)各軸系在不同工況、負(fù)載條件下的壽命；6)建立航空傳動(dòng)系統(tǒng)各軸系在不同工況、負(fù)載條件下的振動(dòng)值與壽命之間的耦合聯(lián)系；本發(fā)明通過(guò)仿真與試驗(yàn)結(jié)合制定限制值的方法，避免了進(jìn)行大量試驗(yàn)測(cè)試，節(jié)約了時(shí)間、人力物力等成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航空傳動(dòng)系統(tǒng)振動(dòng)限制值的制定方法。

背景技術(shù)

傳動(dòng)系統(tǒng)的振源主要來(lái)自于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試和環(huán)境本身。振動(dòng)會(huì)在非常短的時(shí)間內(nèi)造成結(jié)構(gòu)疲勞和損傷，因此在振動(dòng)設(shè)計(jì)中必須重視傳動(dòng)系統(tǒng)各齒輪軸經(jīng)受疲勞損傷的程度。然而確定振動(dòng)限制值一直是比較難的問(wèn)題。

關(guān)于振動(dòng)限制參數(shù)—位移、速度、加速度，每個(gè)參數(shù)都有明確的物理概念，限制位移是控制振動(dòng)的振幅，限制振動(dòng)速度是控制振動(dòng)能量，限制振動(dòng)加速度是控制振動(dòng)質(zhì)量慣性力。早期，通常用位移或加速度作為振動(dòng)限制值。到了20世紀(jì)50～70年代，不少學(xué)者如德國(guó)Federn等，從桿、梁、板、殼等構(gòu)件的試驗(yàn)和理論上闡明了振動(dòng)應(yīng)力與振動(dòng)速度成正比，與頻率無(wú)關(guān)。因此，他們建議用振動(dòng)速度作為振動(dòng)限制參數(shù)。但考慮到機(jī)件間的間隙和作用力以及對(duì)固定連接處和附件的影響，在工業(yè)界和學(xué)術(shù)界逐漸取得了共識(shí)：“低速”機(jī)械采用振動(dòng)位移作為振動(dòng)限制值，其實(shí)質(zhì)是疲勞強(qiáng)度破壞，而不是能量破壞，以位移作為振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)；而“中速”機(jī)械采用振動(dòng)速度作為限制值，以一定的速度級(jí)作為振動(dòng)狀態(tài)的判據(jù)；“高速”機(jī)械采用振動(dòng)加速度作為振動(dòng)限制值，主要應(yīng)該考慮沖擊力和共振破壞，此時(shí)應(yīng)以加速度作為判定標(biāo)準(zhǔn)。其中高速齒輪線速度大于40m/s，中速齒輪線速度在25m/s至40m/s之間，低速齒輪線速度低于25m/s，應(yīng)分別關(guān)注高速級(jí)軸系的振動(dòng)加速度、中速級(jí)軸系的振動(dòng)速度和低速級(jí)軸系的振動(dòng)位移。

文獻(xiàn)《新機(jī)研制中整機(jī)振動(dòng)及其限制值—實(shí)踐與思考》中提出振動(dòng)大小是相對(duì)振動(dòng)限制值(標(biāo)準(zhǔn))而言的。在沒(méi)有振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)加之缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下，為新機(jī)制定振動(dòng)限制值是很難的。一般做法是，參考一個(gè)機(jī)種，先選定一個(gè)限制值(如某渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)選用了P11Φ渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)的限制值)，然后在研制中摸索、驗(yàn)證。雖然這樣做是可行的，但同時(shí)說(shuō)明我們?cè)诩夹g(shù)上缺乏理性的了解。振動(dòng)限制值選得不恰當(dāng)就會(huì)冒風(fēng)險(xiǎn)。

文獻(xiàn)《基于試車數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的振動(dòng)限制值確定方法》中統(tǒng)計(jì)了某型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪泵27次地面試車振動(dòng)數(shù)據(jù)和某型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)28次臺(tái)架試車振動(dòng)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)一次試車時(shí)間序列的振動(dòng)特征參數(shù)隨時(shí)間的波動(dòng)符合正態(tài)分布；不同臺(tái)份發(fā)動(dòng)機(jī)試車振動(dòng)參數(shù)幅值的波動(dòng)，F(xiàn)分布是其分布的重要形式。基于“概率相等法”和“3σ方法”原理給出兩種發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)限制值的確定方法。

現(xiàn)有技術(shù)中還公開(kāi)有一種發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)振動(dòng)限制值的制定方法，通過(guò)各轉(zhuǎn)子單獨(dú)的振動(dòng)試驗(yàn)獲取限制值，并與整機(jī)最大不平衡試驗(yàn)中的限制值對(duì)比，確定最終的整機(jī)限制值。

以上現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下缺點(diǎn):

(1)現(xiàn)有的振動(dòng)限制值確定方法都需要進(jìn)行大量的破壞試驗(yàn)來(lái)獲取振動(dòng)數(shù)值，人力、物力、財(cái)力和時(shí)間成本都非常昂貴。

(2)有參照國(guó)內(nèi)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如GB/T 6075《機(jī)械振動(dòng)在非旋轉(zhuǎn)部件上測(cè)量評(píng)價(jià)機(jī)器的振動(dòng)》系列標(biāo)準(zhǔn)等或國(guó)外相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)如美國(guó)石油學(xué)會(huì)發(fā)布的有關(guān)旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)、平衡和穩(wěn)定性分析的API標(biāo)準(zhǔn)的輔導(dǎo)教程(API 684Rotor dynamic Tutorial:LateralCritical Speeds)等，但與實(shí)際傳動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)性存在偏差因素，可能不適用新機(jī)型型號(hào)的情況，由此確定的傳動(dòng)系統(tǒng)限制值數(shù)值過(guò)大或過(guò)小，都會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)達(dá)不到預(yù)計(jì)壽命有產(chǎn)生疲勞、破壞的情況。