[发明专利]双转子系统高压转子及低压转子连接节点的检查方法

说明书

本发明公开了一种双转子系统高压转子及低压转子连接节点的检查方法。主要步骤是构建有轴段部件、节点信息的轴段矩阵；检查所有轴段的连接关系，分解出高压和低压转子几何模型组件；利用低压转子长度大于高压转子长度特点，区分高压转子及低压转子轴组件；结合高压转子及低压转子轴组件区分结果，利用中介轴承单元两个连接节点分别处于高压和低压轴组件特点，实现了连接节点的几何检查。本发明对不含静子部件、转子轴向方向平行于任一笛卡尔坐标系方向、中介轴承连接的双转子模型，在高压转子及低压转子连接节点被设定后，通过几何检查，可自动分解高压转子及低压转子轴组件，判断中介轴承连接节点的合理性。

技术领域

本发明涉及转子动力学特性有限元建模领域，具体涉及以中介轴承为连接部件的高低压双转子系统的连接节点建模及几何检查方法。

背景技术

中介轴承是一种广泛使用的双转子航空发动机连接部件，大多数涡扇、涡喷发动机都采用中介轴承连接高压转子及低压转子，以达到缩短支点距离、降低发动机重量目的。

在有限元建模中，中介轴承是独立的连接单元模型，每个中介轴承连接单元由高压转子及低压转子的连接节点成对联接而成。一个双转子系统模型可以有多个中介轴承单元，一个中介轴承可以有多个连接节点对，但有限元模型不会对中介轴承的个数进行区分，它们在模型中都表现为连接节点对。

中介轴承单元模型可以是弹簧单元模型、弹簧-阻尼单元模型以及接触单元模型等。无论哪种单元模型，附属于中介轴承单元的高压转子及低压转子的连接节点都必须手动设置。这导致连接节点经常因人为疏忽而产生错误。

在手动设置中介轴承单元节点时，中介轴承单元节点分别属于高压转子和低压转子轴段部件，单个或多个联接的轴段部件，可形成高压转子或低于转子轴组件。两个转子轴组件中的中介轴承连接节点对应的转速、部件单元质量、刚度及陀螺矩阵均不同，又因中介轴承单元模型由连接节点对组成，这要求高压转子及低压转子连接节点的几何建模具备防错能力。

同时，中介轴承是高压转子及低压转子非线性振动的影响因素之一，连接节点几何参数设置不当可能会引起非线性微分方程无法收敛、结果发散、计算结果不可靠等问题。对复杂的双转子系统，连接节点的几何属性如所属部件、几何坐标、单元信息等应仔细检查，避免连接节点几何参数设置不当引起的有限元模型缺陷。

目前的转子动力学有限元软件如Ansys、Samcef、HyperMesh等，均具有一定的几何检查功能，但几何检查主要针对单元网格，目的是优化梁、面及体这类部件单元的尺寸、拓扑结构等，使单元形状匹配单元插值形函数，获得更为精确且收敛的计算结果。而转子中介轴承单元为连接单元，不存在网格划分及拓扑结构，因此多数商业软件无专门针对中介轴承的几何检查功能。

作为连接部件，中介轴承几何检查前，需对双转子结构的高、低压转子组件分解。目前的商业软件通过设定高、低压转子单元组件，将高、低压转子在模型上区分，从而便于不同转速载荷的施加。但是，组件的构成需手动设定，一个部件可隶属于多个组件，也可以施加多种转速载荷，导致高、低压转子单元组件易因人为疏忽分解错误，而目前商业软件对含中介轴承的双转子结构高、低压转子组件的分解合理与否无相应的几何检查。

因此，对这类广泛使用的、含中介轴承的航空发动机双转子系统，在高压转子及低压转子及中介轴承有限元单元模型建立后，有必要寻找一种几何检查方法，自动分解高、低压转子组件，并基于高压转子及低压转子组件判断中介轴承连接节点的合理性，但目前未有较好的相关几何检查方法的技术方案所公开。

发明内容

发明目的：本发明要解决的问题是提供一种双转子结构高压转子及低压转子连接节点的几何检查方法，解决如何能够自动分解高、低压转子轴组件，判断中介轴承连接节点的合理性的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明可采用以下技术方案。