[发明专利]一种基于轴承寿命的支点阻尼器油膜间隙选取方法

说明书

本发明提供了一种基于轴承寿命的支点阻尼器油膜间隙选取方法，包括S1、基于发动机轴承寿命，计算轴承载荷；S2、建立发动机轴承－阻尼器－转子的系统动力学模型，计算轴承处最大偏心距e；S3、根据轴承最大偏心距e，采用公式c＝e/ε，ε为无量纲参数，计算阻尼器油膜间隙值c。本发明的通过将油膜间隙的选取与轴承寿命进行关联，从而确保选取的油膜间隙能够满足轴承寿命的设计要求，以避免对轴承带来叶片碰磨，甚至转子支承坍塌等不可逆的损伤。

技术领域

本发明属于航空发动机及燃气轮机领域，涉及支点阻尼器设计技术，具体为一种基于轴承寿命的支点阻尼器油膜间隙选取方法。

背景技术

支点阻尼器是航空发动机等高性能旋转机械中常用的减振结构，其通过改变支点位置的刚度和阻尼参数，达到改善转子系统动力学特性，实现减振、降低支承外传力，进而提高轴承寿命、耐久性的目的。

支点阻尼器主要部分为油膜外环和油膜轴颈，在两者之间形成油膜间隙，当转子出现横向振动时，油膜轴颈产生平面运动，挤压油膜，从而起到减振作用，而影响阻尼器减振效果的参数主要取决于油膜间隙c。

目前，普遍采用经验法选取阻尼参数，油膜间隙c大多是采用间隙设计经验值，即2c/D(2倍油膜半径间隙/轴颈直径)，选值约在1.0‰～5.0‰之间，但是其对于高温、高转速的转子的支点阻尼器设计来说，依靠经验法确定油膜间隙c无法保障轴承寿命的设计要求，会对轴承带来不可逆的损伤，例如引起叶片碰磨，甚至造成转子支承坍塌的风险。

发明内容

本发明的目的在于设计一种基于轴承寿命的支点阻尼器油膜间隙选取方法，其通过将油膜间隙的选取与轴承寿命进行关联，从而确保选取的油膜间隙能够满足轴承寿命的设计要求，以避免对轴承带来叶片碰磨，甚至转子支承坍塌等不可逆的损伤。

实现发明目的的技术方案如下：一种基于轴承寿命的支点阻尼器油膜间隙选取方法，包括以下步骤：

S1、基于发动机轴承寿命，计算轴承载荷；

S2、建立发动机轴承－阻尼器－转子的系统动力学模型，计算轴承处最大偏心距e；

S3、根据轴承最大偏心距e，采用公式c＝e/ε，ε为无量纲参数，计算阻尼器油膜间隙值c。

进一步的，采用轴承寿命计算轴承载荷的方法，包括：

S101、基于发动机轴承类型，确定发动机轴承寿命；

S102、建立轴承载荷与发动机轴承寿命、发动机转速、基本载荷之间的关系方程，将发动机轴承寿命与转子系统动力学设计关联，并计算轴承载荷。

更进一步的，步骤S102中，关系方程为：

轴承载荷F_b的公式1为：

轴承设计寿命L_h的公式2为：

等效当量动载荷P_r的公式3为：

其中，F_b为轴承载荷；n_np为轴承等效转速；P_r为等效当量动载荷；C_r为动态基本额定载荷；L_h为轴承设计寿命；T为所有工况下轴承运行总时间；n_j为轴承第j个工况的转速；τ_oj为单个工况下轴承运行时间；P_rj为单个工况下当量运动载荷；j为1～n；X为径向动载荷系数；L_h为轴承设计寿命。

进一步的，建立发动机轴承－阻尼器－转子的系统动力学模型，计算轴承处最大偏心的方法，包括：

S201、建立转子－支承系统的动力学方程，计算支承振动幅值；