高速柔性轉(zhuǎn)子-非定心SFD系統(tǒng)響應(yīng)特征分析與試驗(yàn)驗(yàn)證

盧 愈,唐振寰,成曉鳴,鄧 婷

(中國航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所,湖南 株洲 412000)

某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子為跨二階臨界轉(zhuǎn)速工作的多支點(diǎn)、大長徑比柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng),由于整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的空間限制,且轉(zhuǎn)子系統(tǒng)需要在靠近臨界的寬廣轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)長時(shí)間變轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行,因此擬通過在轉(zhuǎn)子支承處設(shè)置非定心擠壓油膜阻尼器(squeeze film damper,SFD)實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)[1]。與定心型擠壓油膜阻尼器相比,非定心擠壓油膜阻尼器結(jié)構(gòu)更為簡單緊湊,但是具有更強(qiáng)的非線性特征,而且在轉(zhuǎn)子進(jìn)動(dòng)中必須考慮初始靜偏心的影響[2];同時(shí)為了降低轉(zhuǎn)子因較強(qiáng)的非線性而產(chǎn)生多頻振動(dòng)響應(yīng),從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)疲勞破壞[3],工程設(shè)計(jì)中迫切需求開展轉(zhuǎn)子-支承系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特征分析,進(jìn)而設(shè)計(jì)合理的非定心擠壓油膜間隙。

國家的稅制改革中規(guī)定了配合國家住房制度的改革，即企業(yè)和行政事業(yè)單位如果按照房改成本價(jià)進(jìn)行住房的出售人取得的收入將免征增值稅。當(dāng)前，我國在進(jìn)行大中型林場的棚戶區(qū)改革建設(shè)，如果建立千套住房，每套住房的成本價(jià)是45萬元的話，千套住房實(shí)現(xiàn)降低稅負(fù)4500萬元，這是進(jìn)行營改增之后為林場提供的福利政策，同時(shí)也使林場的職工更加熱愛林業(yè)建設(shè)。因此可以說營改增的利好政策主要包括三點(diǎn)：政府進(jìn)行財(cái)政補(bǔ)助的利好；銀行給予貸款房屋的利好；稅收部門進(jìn)行稅收減免的利好。

文獻(xiàn)[4]研究了擠壓油膜阻尼器轉(zhuǎn)子的不平衡響應(yīng)穩(wěn)定性和分岔特征,發(fā)現(xiàn)擠壓油膜阻尼器可能導(dǎo)致系統(tǒng)的非協(xié)調(diào)進(jìn)動(dòng);文獻(xiàn)[5-6]基于CFD方法分析了擠壓油膜阻尼器中心槽、進(jìn)油孔和進(jìn)油壓力對擠壓油膜壓力分布的影響,得到了理論上的最佳供油槽深度;文獻(xiàn)[7]開展了靜偏心對擠壓油膜減振特性影響的理論推導(dǎo),并基于Jeffcott轉(zhuǎn)子開展了轉(zhuǎn)子響應(yīng)研究,發(fā)現(xiàn)靜偏心顯著影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的軸心軌跡;文獻(xiàn)[8]設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子試驗(yàn)器,開展了靜偏心對擠壓油膜阻尼器減振特性影響的實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)靜偏心較大時(shí)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)出現(xiàn)非協(xié)調(diào)進(jìn)動(dòng),轉(zhuǎn)子振動(dòng)臨界峰值出現(xiàn)波動(dòng);文獻(xiàn)[9]推導(dǎo)了靜偏心條件下擠壓油膜阻尼器的油膜力表征公式,發(fā)現(xiàn)靜偏心程度增加會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速增加及其對應(yīng)幅值降低;文獻(xiàn)[10]開展了轉(zhuǎn)子-擠壓油膜阻尼器減振效率的理論研究,并分析了較低轉(zhuǎn)速下減振效果不佳的原因;文獻(xiàn)[11]通過考慮擠壓油膜阻尼器的非線性力,揭示了軸承共腔-雙轉(zhuǎn)子系統(tǒng)耦合振動(dòng)的機(jī)理,并在轉(zhuǎn)子試驗(yàn)和某型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。

本文針對某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)特征建立了多支點(diǎn)柔性轉(zhuǎn)子-非定心SFD系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,通過模態(tài)綜合法對轉(zhuǎn)子有限元模型進(jìn)行縮聚,在支承處考慮了轉(zhuǎn)子自重下沉引起的擠壓油膜靜偏心,采用數(shù)值方法求解系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程,結(jié)合轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)、分岔圖、龐家萊截面、頻譜等特征,開展了不同擠壓油膜間隙的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性研究,提出了一種油膜間隙設(shè)計(jì)方法,并通過了轉(zhuǎn)子試驗(yàn)驗(yàn)證,為航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子減振設(shè)計(jì)提供理論和技術(shù)支持。

1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模

首先在ANSYS軟件中采用基于Timoshenko梁理論的Beam189單元建立了某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子的有限元模型,并采用集中質(zhì)量單元Mass21模擬葉片的集中質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,該轉(zhuǎn)子共有4個(gè)支承,其中2#支點(diǎn)處采用了非定心SFD,其余3個(gè)支點(diǎn)為彈性支承,如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)子有限元模型Fig.1 Finite element model of rotor

1.1 運(yùn)動(dòng)微分方程

通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，這是改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本點(diǎn)和出發(fā)點(diǎn)。如果還是沿用母體學(xué)院的教學(xué)體系，對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法按部就班地去完成，教學(xué)目標(biāo)就很難實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容大多是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏系統(tǒng)性和實(shí)用性，不能引導(dǎo)學(xué)生去解決實(shí)際工程中的問題，當(dāng)然也談不上培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。

(1)

與第1.2節(jié)的計(jì)算相比,可以發(fā)現(xiàn)本節(jié)的不平衡響應(yīng)計(jì)算中,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)1階臨界的峰值并不明顯,2階臨界存在多峰值現(xiàn)象,更為有效的描述了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng)特征。

通過加工和裝配不同半徑大小的2#支承軸承座,開展不同油膜間隙的動(dòng)力渦輪模擬轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性試驗(yàn),試驗(yàn)前經(jīng)過調(diào)整實(shí)測后油膜半徑間隙與設(shè)計(jì)值0.05 mm、0.10 mm、0.15 mm保持一致。

綜上所述，對于Hcy與Cys C的檢測對于高血壓早期腎損傷具備較高的特異性與靈活性，基于早期發(fā)現(xiàn)的高血壓疾病患者我而言，腎功能損傷的具體程度顯得極其重要，此外，早期治療能夠顯著的降低患者治療與預(yù)后產(chǎn)生的費(fèi)用，在臨床上非常值得推廣應(yīng)用。

(2)

(3)

在圖1所示的模型中,2#支點(diǎn)采用了非定心擠壓油膜阻尼器支承,如圖2所示。

(a)

采用固定界面模態(tài)綜合法對模態(tài)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行自由度縮減,具體步驟見文獻(xiàn)[12]和[13],本文不再贅述,將內(nèi)部自由度縮減至40個(gè),以減小后續(xù)運(yùn)動(dòng)微分方程的數(shù)值求解計(jì)算量,因此將式(2)寫成

(4)

式中:μ為滑油黏度;R為軸頸半徑;L為SFD長度;c為油膜半徑間隙;x、z分別為轉(zhuǎn)子軸頸偏心在水平和垂直方向上的投影;I1、I2、I3為Sommerfeld積分,tanΨ=x/y。

讀程學(xué)武的文章《紙糊的墻》（《雜文月刊》原創(chuàng)版2018年10月上），想到了游宇明的文章《“下地”的制度才叫制度》（《雜文月刊》原創(chuàng)版2018年7月上）。走進(jìn)我們的辦公室，各種規(guī)章制度掛滿了墻。墻上的制度不叫制度，叫擺設(shè)，是專門給領(lǐng)導(dǎo)看的。下地的制度在工作人員心里，這才叫制度，是工作人員搞好工作的依據(jù)。制度要有操作性，不能原則上都正確，落實(shí)卻無目標(biāo)。切實(shí)可行的制度一定要下地，要落實(shí)。真正做到有制度必須執(zhí)行，執(zhí)行制度必須嚴(yán)格。

在本文的分析中,為了考慮靜偏心的影響,計(jì)算了轉(zhuǎn)子z方向的自重下沉量Δh,在式(4)的計(jì)算中,將偏心率ε的計(jì)算進(jìn)行了修改。

分布式能源行業(yè)能效高、低排放、技術(shù)密集決定了其投資高，再加上承擔(dān)園區(qū)供熱管網(wǎng)建設(shè)，以及主要設(shè)備燃機(jī)屬高端制造業(yè)，國產(chǎn)化進(jìn)程有待時(shí)日，行業(yè)投資高于燃煤發(fā)電。

(5)

式中,Kx、Kz分別為水平和垂直方向上的彈性支承剛度。

將式(4)、式(5)代入式(3),采用Newmark-β法對非線性微分方程組進(jìn)行求解,再將求解結(jié)果通過矩陣運(yùn)算由模態(tài)空間轉(zhuǎn)換到物理空間,即可得圖1所示模型中各節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。

2014年1月17日，連任中國乒協(xié)主席；同年1月21日，當(dāng)選為新一任中國足球協(xié)會(huì)主席；同年1月24日，連任中國羽毛球協(xié)會(huì)主席成功。

1.2 臨界轉(zhuǎn)速

該型航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)最高工作轉(zhuǎn)速為17 000 r/min,慢車轉(zhuǎn)速為3 500 r/min,變轉(zhuǎn)速停留的工作范圍為n～17 000 r/min(設(shè)計(jì)中期望n越低,則可變轉(zhuǎn)速范圍越大)。

基于圖1的有限元模型,采用SAMCEF軟件計(jì)算轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速,當(dāng)2#支點(diǎn)的剛度不同時(shí),臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速Tab.1 Critical speed of the rotor system

多維尺度分析是基于數(shù)據(jù)空間距離來探索觀察量的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，以二維(三維)空間居多，將觀察量以點(diǎn)分布的形式描述其在空間所處位置。不同觀察量所呈現(xiàn)點(diǎn)的位置的空間距離遠(yuǎn)近代表了其相似性的高低。相似度越高的關(guān)鍵詞越易聚攏形成學(xué)科熱點(diǎn)。同時(shí)，越靠攏中心位置的關(guān)鍵詞表明其中介中心性越強(qiáng)，與其相聯(lián)系的關(guān)鍵詞越多，其越處于所在研究的核心位置；反之則越少，越處于邊緣。以22個(gè)高頻關(guān)鍵詞所構(gòu)建的相異系數(shù)矩陣導(dǎo)至SPSS 21.0進(jìn)行多維尺度分析(結(jié)果如圖4)，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)Z分?jǐn)?shù)，擬合參數(shù)值如下：Stress=0.24，RSQ=0.63。說明高頻詞間擬合度有待提升。

(6)

因此,2#支點(diǎn)剛度太小則1階臨界轉(zhuǎn)速與慢車轉(zhuǎn)速的裕度不足,2#支點(diǎn)剛度太大則可變轉(zhuǎn)速范圍減小。而由于2#支點(diǎn)為非定心SFD,其支承剛度隨轉(zhuǎn)速、偏心率等變化,因此采用傳統(tǒng)有限元方法而不考慮支承剛度變化的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算與實(shí)際值存在較大誤差。本文基于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性特征分析,結(jié)合模擬轉(zhuǎn)子試驗(yàn),更為準(zhǔn)確的計(jì)算了轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng),驗(yàn)證了通過選擇合適的油膜間隙,在保證具有一定裕度的情況下能夠使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在9 000～17 000 r/min的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)長時(shí)穩(wěn)定的變轉(zhuǎn)速運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)特征

對于大長徑比且跨臨界轉(zhuǎn)速工作的動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子,其轉(zhuǎn)子軸中點(diǎn)處的位移響應(yīng)是工程設(shè)計(jì)中評判轉(zhuǎn)子動(dòng)力特性的一個(gè)重要依據(jù),下文將開展圖1所示轉(zhuǎn)子模型的軸中點(diǎn)處豎直方向響應(yīng)特征分析,為油膜間隙設(shè)計(jì)提供仿真計(jì)算基礎(chǔ)。

2.1 非線性動(dòng)力學(xué)特性

為了研究油膜間隙變化對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非線性響應(yīng)特征的影響,在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)2#支承處分別選擇了0.05 mm、0.1 mm和0.15 mm三種不同的油膜間隙值,其他三個(gè)支承處剛度阻尼保持不變,通過求解方程(3)可得轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的響應(yīng),其不同油膜間隙下的響應(yīng)分岔圖如圖3、圖4和圖5所示,圖中縱坐標(biāo)反映了轉(zhuǎn)子軸中點(diǎn)位移響應(yīng)的單峰值。

圖3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分岔圖(c=0.05 mm)Fig.3 Bifurcation diagram(c=0.05 mm)

圖4 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分岔圖(c=0.1 mm)Fig.4 Bifurcation diagram(c=0.1 mm)

圖5 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)分岔圖(c=0.15 mm)Fig.5 Bifurcation diagram(c=0.15 mm)

對比圖3～圖5,可以發(fā)現(xiàn)由于非定心SFD的存在,轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)具有明顯的非線性特征,不同油膜間隙下其分岔圖變化規(guī)律大體相似,均為在較低轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)子為“單周期運(yùn)動(dòng)”,而后經(jīng)過一次較短的分岔又回歸到“單周期運(yùn)動(dòng)”,然后又經(jīng)過倍周期分岔逐步進(jìn)入“多倍周期運(yùn)動(dòng)”、“擬周期運(yùn)動(dòng)”或“混沌運(yùn)動(dòng)”,最后又逐漸回歸“單周期運(yùn)動(dòng)”。而且油膜間隙的不同,明顯導(dǎo)致了響應(yīng)分岔點(diǎn)發(fā)生改變,“多倍周期運(yùn)動(dòng)”、“擬周期運(yùn)動(dòng)”或“混沌運(yùn)動(dòng)”等區(qū)域的轉(zhuǎn)速范圍存在較大差異[15]。

當(dāng)油膜間隙較大(c=0.15 mm)時(shí),與相對較小間隙時(shí)(c=0.1 mm)相比,在高轉(zhuǎn)速下回歸“單周期運(yùn)動(dòng)”后存在一定的發(fā)散和再次分岔,且頻譜上存在更多的頻率成分,其中不同油膜間隙下17 000 r/min轉(zhuǎn)速的龐加萊截面和頻譜如圖6和圖7所示。

在一般的設(shè)計(jì)規(guī)范中,轉(zhuǎn)子臨界轉(zhuǎn)速與工作轉(zhuǎn)速之間需滿足20%的裕度,即:

(a) 龐家萊截面

(a) 龐家萊截面

為了使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在高轉(zhuǎn)速下長時(shí)間運(yùn)行,避免因強(qiáng)非線性而造成動(dòng)力特性較差,產(chǎn)生多頻振動(dòng)響應(yīng),影響轉(zhuǎn)子系統(tǒng)長時(shí)間使用壽命[16],根據(jù)本節(jié)的仿真分析,非定心油膜間隙不宜太大。

2.2 不平衡響應(yīng)特征

當(dāng)非定心擠壓油膜間隙變化時(shí),轉(zhuǎn)子軸中點(diǎn)處不平衡響應(yīng)如圖8所示(為與后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比,圖8中縱坐標(biāo)為位移響應(yīng)的有效值)。當(dāng)油膜半徑間隙為0.05 mm時(shí),響應(yīng)峰值為0.95 mm左右,對應(yīng)的峰值轉(zhuǎn)速在11 500 r/min附近;當(dāng)油膜半徑間隙為0.10 mm時(shí),響應(yīng)峰值為0.36 mm左右,對應(yīng)的峰值轉(zhuǎn)速在7 800 r/min附近;當(dāng)油膜半徑間隙為0.15 mm時(shí),響應(yīng)峰值為0.31 mm左右,對應(yīng)的峰值轉(zhuǎn)速在8 600 r/min附近。

圖8 轉(zhuǎn)子中點(diǎn)處不平衡響應(yīng)Fig.8 Unbalanced response at the midpoint of rotor

式中:M、G和K分別為轉(zhuǎn)子系統(tǒng)質(zhì)量矩陣、陀螺矩陣和剛度矩陣;Fe和FF分別為外部作用力(本文中為不平衡力和重力)和支承處作用力;u為位移向量。轉(zhuǎn)子有限元模型有n=3 641個(gè)節(jié)點(diǎn),則M、G、K維度為4n×4n,Fe、FF和u維度為4n×1。

（2）Mann-Kendall分析為非參數(shù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法［4-5］。假設(shè)水文序列Xt無顯著變化趨勢，其標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)計(jì)量為U，給定置信度α，若|U|＞Uα/2，存在顯著變化趨勢；反之，無顯著變化趨勢。其中，U為正值，呈上升趨勢；反之，呈下降趨勢。

可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)油膜半徑間隙為0.05 mm時(shí)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)峰值和對應(yīng)的轉(zhuǎn)速顯著增大,此時(shí)轉(zhuǎn)子在峰值處將產(chǎn)生較大的載荷,不利于轉(zhuǎn)子減振;且工程設(shè)計(jì)中要求轉(zhuǎn)子系統(tǒng)擁有盡量大的變轉(zhuǎn)速工作范圍,若峰值轉(zhuǎn)速過大,將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子變轉(zhuǎn)速范圍縮小;因此非定心擠壓油膜間隙不宜太小。而且過響應(yīng)峰值后的高轉(zhuǎn)速下,當(dāng)油膜半徑間隙為0.15 mm時(shí)不平衡響應(yīng)位移較大,與前文的非線性動(dòng)力動(dòng)力學(xué)特性相吻合。

2.3 對比分析

綜合對比不同油膜間隙下,多支點(diǎn)柔性轉(zhuǎn)子-非定心SFD系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)特性和不平衡響應(yīng)特征:當(dāng)非定心擠壓油膜間隙較小時(shí),將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡響應(yīng)峰值和對應(yīng)的轉(zhuǎn)速較大,不利于轉(zhuǎn)子系統(tǒng)擴(kuò)大工作轉(zhuǎn)速范圍;而當(dāng)非定心擠壓油膜間隙較大時(shí),將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有更強(qiáng)的非線性特性,轉(zhuǎn)子在高轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生復(fù)雜的多頻振動(dòng)響應(yīng),且過峰值后不平衡響應(yīng)更大。為了滿足工程設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在更寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)長時(shí)間變轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行需求,由仿真模擬結(jié)果可知,當(dāng)2#支承處的油膜半徑間隙為0.1 mm時(shí),轉(zhuǎn)子系統(tǒng)峰值響應(yīng)較小,具有較大的工作轉(zhuǎn)速范圍,且過峰值后不平衡響應(yīng)較小。

3 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)器設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證數(shù)值仿真結(jié)果,基于圖1和圖2的高速多支點(diǎn)柔性轉(zhuǎn)子-非定心SFD系統(tǒng),設(shè)計(jì)了動(dòng)力渦輪模擬轉(zhuǎn)子系統(tǒng)試驗(yàn)器,如圖9所示。動(dòng)力渦輪模擬轉(zhuǎn)子主要由動(dòng)力渦輪軸和動(dòng)力渦輪一、二級模擬盤組成(為了避免氣動(dòng)力造成的影響,以模擬盤代替真實(shí)渦輪盤和葉片,確保模擬盤質(zhì)心、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等與真實(shí)葉片盤保持一致),整個(gè)轉(zhuǎn)子共有4個(gè)支點(diǎn),其中2#支承為非定心擠壓油膜,其他支承為鼠籠彈性支承。

忽略轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動(dòng),考慮陀螺力矩,且將各支承處的作用力和不平衡力作為外力,則轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程可寫為

(a) 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以I表示內(nèi)部自由度,以J表示界面物理自由度,則式(1)可寫成

3.2 測試參數(shù)

動(dòng)力渦輪模擬轉(zhuǎn)子試驗(yàn)件前端與高速電機(jī)輸入端通過浮動(dòng)軸相連,試驗(yàn)中高速電機(jī)從0逐漸加速至17 500 r/min,試驗(yàn)期間供油壓力為0.4～0.9 MPa,測量參數(shù)如表2所示。

表2 動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子試驗(yàn)測試參數(shù)Tab.2 Power turbine rotor experiment test parameters

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

表2中支座加速度、軸承溫度、彈支應(yīng)變測量主要為了保證轉(zhuǎn)子試驗(yàn)的安全性,對于2#支承處不同油膜間隙的動(dòng)力渦輪軸中點(diǎn)位移(RMS值即有效值)隨轉(zhuǎn)速變化的測量結(jié)果如圖10所示。

(a) D1測點(diǎn)位移

3.4 仿真與試驗(yàn)對比

對比圖8與圖10,其中D3點(diǎn)為動(dòng)力渦輪軸中點(diǎn)豎直方向的位移響應(yīng),可以發(fā)現(xiàn)理論與試驗(yàn)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在不同油膜間隙下不平衡響應(yīng)變化規(guī)律相似;當(dāng)油膜半徑間隙為0.05 mm時(shí),轉(zhuǎn)子的響應(yīng)峰值和對應(yīng)轉(zhuǎn)速較大;當(dāng)油膜半徑間隙為0.15 mm時(shí),轉(zhuǎn)子過峰值后位移響應(yīng)較大;當(dāng)油膜半徑間隙為0.10 mm時(shí),轉(zhuǎn)子響應(yīng)峰值較小且可工作轉(zhuǎn)速范圍較大,與第2章中系統(tǒng)響應(yīng)特征的結(jié)論相吻合。上述結(jié)果驗(yàn)證了本文轉(zhuǎn)子-非定心SFD非線性動(dòng)力學(xué)模型的有效性,證明了2#支承處非定心油膜半徑間隙取0.10 mm的合理性。

(3)中心度(centrality)：中心度用以衡量各節(jié)點(diǎn)在旅游經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)中是否居于中心的地位，主要有3種表現(xiàn)形式：程度中心度、接近中心度和中介中心度[24]。程度中心度用來測量各城市節(jié)點(diǎn)的旅游經(jīng)濟(jì)交往能力，度數(shù)越高，該節(jié)點(diǎn)擁有的權(quán)利越大。接近中心度用來測量一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)的旅游經(jīng)濟(jì)往來的便利性，用一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他所有節(jié)點(diǎn)的捷徑距離之和表示。中介中心度反映各節(jié)點(diǎn)在多大程度上位于其他節(jié)點(diǎn)交往路線的“中間”地位，并控制其他節(jié)點(diǎn)的交往能力。其值越高，控制力就越強(qiáng)，在旅游經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)中就越具有壟斷性地位。

本著分級回收的原則，對主廠房現(xiàn)有煤泥回收設(shè)備進(jìn)行完善，淘汰原有3臺(tái)SB6400篩網(wǎng)沉降離心機(jī)，更換2臺(tái)唐山森普離心機(jī)和2臺(tái)博潤離心機(jī)，處理能力達(dá)到100 t/h以上，大幅度降低了洗水中的煤泥含量，一段濃縮機(jī)沉降效果明顯加強(qiáng)。

4 結(jié) 論

本文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為研究對象,建立了多支點(diǎn)高速柔性轉(zhuǎn)子-非定心SFD系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型,考慮了轉(zhuǎn)子自重下沉對靜偏心的影響,研究了其動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特征[17]和油膜間隙變化對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響規(guī)律[18],提出了一種非定心擠壓油膜間隙設(shè)計(jì)依據(jù),并開展了模擬轉(zhuǎn)子試驗(yàn)驗(yàn)證,主要結(jié)論如下:

（3）進(jìn)行光纖纖芯調(diào)換，將保護(hù)通道有故障的纖芯段調(diào)換為空閑的或者業(yè)務(wù)重要性不高的且滿足衰耗要求的纖芯段。調(diào)換后OTDR測試，故障點(diǎn)消除后，流程轉(zhuǎn)入第（1）步再次測試光鏈路。

(1) 建立多支點(diǎn)高速柔性轉(zhuǎn)子-非定心SFD非線性動(dòng)力學(xué)模型能夠有效地模擬系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特征,基于此提出的一種轉(zhuǎn)子系統(tǒng)非定心擠壓油膜間隙設(shè)計(jì)方法,指導(dǎo)了某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)非定心擠壓油膜阻尼器的油膜間隙設(shè)計(jì),模擬轉(zhuǎn)子試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性。

(2) 當(dāng)非定心擠壓油膜間隙較大時(shí),轉(zhuǎn)子系統(tǒng)存在明顯的非線性運(yùn)動(dòng)特征,頻率成分豐富,減小油膜間隙能夠使系統(tǒng)在通過峰值后的高轉(zhuǎn)速下進(jìn)入單周期運(yùn)動(dòng),減小系統(tǒng)不平衡響應(yīng);

(3) 當(dāng)非定心擠壓油膜間隙較小時(shí),轉(zhuǎn)子系統(tǒng)響應(yīng)峰值和對應(yīng)的轉(zhuǎn)速均較大,對于需要跨臨界轉(zhuǎn)速工作的變轉(zhuǎn)速柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng),增大間隙能夠擴(kuò)大其可工作轉(zhuǎn)速范圍;

(4) 合理的非定心擠壓油膜間隙可以兼顧轉(zhuǎn)子系統(tǒng)高轉(zhuǎn)速下非線性振動(dòng)響應(yīng)和峰值位移及對應(yīng)轉(zhuǎn)速較小,實(shí)現(xiàn)柔性轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在跨臨界的大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)長時(shí)間運(yùn)行。

(5) 本文的研究成果已應(yīng)用于某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)變轉(zhuǎn)速動(dòng)力渦輪轉(zhuǎn)子系統(tǒng)支承設(shè)計(jì),為非定心擠壓油膜間隙設(shè)置提供了理論指導(dǎo)和技術(shù)支持,具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。