过渡段横向刚度对悬臂动力涡轮模拟转子临界转速的影响

邓旺群，刘文魁，卢 波，唐虎标，冯 义

(1.中国航发湖南动力机械研究所，湖南株洲 412002；2.中国航空发动机集团航空发动机振动技术重点实验室，湖南株洲 412002)

1 引言

涡轴发动机动力涡轮转子主要有简支和悬臂两种结构形式。目前，国内外学者针对简支动力涡轮转子已开展了系统而深入的研究[1-8]，但针对悬臂结构动力涡轮转子的研究还非常有限[9-11]，有必要开展进一步的研究工作。

某涡轴发动机的燃气发生器转子和动力涡轮转子采用了轴承共腔设计，动力涡轮转子是一个超两阶弯曲临界转速的悬臂柔性转子，动力涡轮轴承座和机匣之间通过柔性过渡段连接。计算和试验均表明：转子的第二阶临界转速偏大，其相对于慢车转速的裕度不满足20%的设计准则要求，且进一步减小弹支刚度已很难实现。针对这一问题，设计了一个专供试验研究用的动力涡轮模拟转子。动力涡轮模拟转子与装机动力涡轮转子相比，除两级动力涡轮盘是模拟件外，其余均保持一致，并且两级模拟盘也是遵循与装机动力涡轮盘的质量和转动惯量基本一致的原则设计，这样可以确保在动力涡轮模拟转子上取得的研究成果能直接在装机动力涡轮转子上应用。

该动力涡轮模拟转子在前期的试验研究中，由于后转接段在额定工作转速范围内存在局部共振频率，导致转子挠度-转速曲线中出现三个共振峰值(前两个共振峰值分别对应转子的前两阶临界转速，第三个共振峰值由后转接段局部共振引起)，但通过后转接段及安装时涉及的后支座的改进设计解决了这一问题[9]。……