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鼠笼弹性支承结构优化设计方法

2021-04-29李明明王东强陈坤旭董学武于贺春姜海芹

科学技术与工程 2021年9期
关键词:有限元变形优化

李明明, 王东强, 陈坤旭, 董学武, 于贺春, 姜海芹

(中原工学院机电学院, 郑州 451191)

鼠笼弹性支承在各类航空发动机中使用较广泛,其用途为调节航空发动机转子系统的临界转速从而实现减振[1]。鼠笼刚度对发动机的性能影响较大,若其刚度达不到设计要求则可能引起发动机产生过大的振动,从而对发动机造成严重的破坏[2]。鼠笼弹性支承在工作过程中也常会因为过大的集中应力而出现疲劳裂纹甚至鼠条断裂,从而引发重大事故[3-4]。为了提高发动机转子系统的稳定性以及其动力学特性研究的可靠性,对鼠笼结构进行优化从而得到鼠笼刚度准确值以及最大程度降低鼠笼的最大应力是非常有必要的。

目前,中外较多学者对带有弹性阻尼支承结构的转子系统进行了大量的理论和实验研究[5-13]。对于鼠笼弹性支承刚度的研究,多是刚度值的理论计算以及试验测试。如徐方程等[14]通过试验和有限元软件对6个不同结构鼠笼弹性支承的静刚度分别进行了测试和计算,分析了其静刚度的影响因素。张萍等[15]提出了一种通过求解鼠笼式弹性支承的第一阶固有频率,从而计算鼠笼式弹性支承刚度的新方法;付才高等[16]发现了转子系统运转时鼠笼弹性支承受到了重力和不平衡力作用,并推导了传统的鼠笼弹性支承刚度的计算公式;徐宁[17]采用参数公式和有限元两种方法对鼠笼刚度进行了理论分析,并通过试验得到了刚度随鼠笼结构参数的变化规律,对鼠笼式弹性支承的刚度计算公式进行了修正;……

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