某航空发动机桨轴疲劳试验裂纹分析

2020-05-21刘平，许炼，张达

机械设计与制造 2020年5期

刘平，许炼，张达

（中国航发湖南动力机械研究所，湖南株洲 412002）

1 引言

桨轴为航空涡轮螺桨发动机减速器的输出轴，是发动机的重要传力构件。工作时桨轴将发动机的扭矩传递给螺旋桨，并将螺旋桨的拉力、惯性力、陀螺力矩、1P力[1-2]和1P力矩[3]通过轴承[4]传递给减速器机匣，桨轴的受力情况复杂，零件的强度及寿命关系到飞行安全及可靠性，在航空发动机的研制过程中，需要对桨轴进行疲劳试验，以考核桨轴的疲劳寿命。目前对于航空发动机主轴的疲劳寿命主要利用有限元理论计算不同循环载荷下的疲劳损伤，利用Miner线性累计损伤法得到复合在和下的累计损伤，并结合主轴的疲劳试验结果计算出安全循环寿命。主要针对某航空发动机桨轴在高低周复合疲劳试验中出现的裂纹故障现象，结合试验数据及桨轴强度的理论计算结果对裂纹故障原因进行分析研究，确定了桨轴在疲劳试验中产生裂纹的原因，通过选取实测飞行载荷以及改进试验边界条件等方法等措施对桨轴进行了应力分析及疲劳强度校核，与试验结果吻合较好。以某桨轴疲劳裂纹为研究对象，通过对裂纹部位的受力分析，理论计算结合试验验证的方法，找出了裂纹产生原因，提出了改进办法，取得了较好的效果。针对航空发动机轴类零件的疲劳裂纹，所阐述的研究方法对后续航空发动机轴类试验的强度分析及疲劳试验方法具有参考意义。