基于多体接触瞬态动力学支承不同心模拟分析方法

柏长青， 左彦飞， 耿斌斌， 胡明辉

(1. 北京化工大学 发动机健康监控及网络化教育部重点实验室，北京 100029；2. 北京化工大学 高端机械装备健康监控及自愈化北京市重点实验室，北京 100029； 3. 中国航发动力所-北京化工大学 航空发动机振动健康监控联合实验室，北京 100029)

燃气涡轮发动机支承不同心故障会导致转子运动轨迹的偏移、轴承的偏载，进而引发剧烈的整机振动[1]，是发动机振动超标的主要原因之一[2]。

针对转子的不同心以及与之类似的不对中故障，现有研究大致可分为两类：第一类是利用变形和力学关系求解不同心或不对中故障的等效激励作为系统动力学微分方程中的激励项；求解并分析系统的运动微分方程，发现2倍频与复杂的轴心轨迹是不同心与不对中故障的主要特征[3-4]；第二类直接建立不同心或不对中状态下转子系统的能量方程，求解并分析故障特征，发现在支承不同心故障下，其响应频谱中不仅会产生1倍频、2倍频特征还会出现高次谐波分量[5]并且不同心故障会导致连接结构的刚度非线性[6-8]，不对中故障是转子横向和扭转激励的来源之一[9-10]。上述两类主要是基于宏观运动和转子动力学分析得到典型2倍频特征与复杂轴心轨迹，为不同心故障的诊断提供了依据。不过对于燃气涡轮发动机等复杂双转子机匣系统，仅依据频谱特征中的1倍频及2倍频分量还很难诊断不平衡、不同心故障。

由振动传递路径分析可知，不同心激励必然通过轴承作用于机匣支承上，轴承滚珠与外圈的复杂力学作用是机匣测点不同心故障特征产生的直接激振源。……