Исследование влияния величины дисбаланса на прочность установки двухвальной роторной системы при проектировании ГТД

Авиационная и ракетно-космическая техника

2025. Т. 32. № 2. С. 155-163.

Авторы

Кузьмин М. В.*, Трешневская А. С.**, Кирсанов А. Р.***, Мохов А. А.****

Опытно-конструкторское бюро им. А. Люльки, филиал ОДК-Уфимского моторостроительного производственного объединения, ОКБ им. А. Люльки, ул. Касаткина, 13, Москва, 129301, Россия

*e-mail: maxim.kuzmin@okb.umpo.ru
**e-mail: anna.semenova.lulka@gmail.com
***e-mail: kar3112@yandex.ru
****e-mail: mohov_2006@mail.ru

Аннотация

В настоящей статье представлены результаты численного моделирования наружного ротора экспериментальной установки двухвальной роторной сиcтемы. Рассмотрено два варианта дисбаланса, которые были реализованы с помощью сосредоточенной массы, прикрепленной к первому диску. Исследовалось влияние дисбаланса на собственную частоту ротора, на предельную частоту вращения ротора и на критическую частоту. Для этого был проведен расчет собственных частот и форм колебаний ротора с двумя вариантами дисбаланса, расчет на прочность с учетом критерия разрушения для материалов ротора и расчет резонансных колебаний. 

Ключевые слова:

повышенный уровень вибраций роторов, дисбаланс ротора, значения критических частот вращения, массово-жесткостные характеристики ротора, установка двухвальной роторной системы, анализ собственных частот и форм колебаний, решения задач роторной динамики, нелинейный анализ динамики роторов, квазистатическая раскрутка ротора, определение предельной частоты вращения ротора, критерий разрушения по первым главным деформациям

Список источников

  1. Альтшуллер Г. Найди идею. Введение в ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач. М.: Альпина Бизнес Букс, 2022. 408 с.
  2.  Челомей В.Н. (ред.). Вибрации в технике: Справочник в 6-ти т. Т. 5. Измерения и испытания. М.: Машиностроение, 1981. 496 с.
  3.  Азовцев Ю.А., Баркова Н.А., Гаузе А.А. Вибрационная диагностика роторных машин и оборудования целлюлозно-бумажных комбинатов. СПб.: СПбГТУРП, 2014. 127 с.
  4.  Бранцевич П.Ю. Критерии и алгоритмы оценки технического состояния сложных объектов в системе вибрационного контроля // Цифровая обработка информации и управление в чрезвычайных ситуациях: Материалы второй международной конференции (28–30 ноября 2000). Минск: ИТК НАН Беларуси, 2000. Т. 2. С. 112–117.
  5.  Балицкий Ф.Я., Генкин М.Д., Иванова М.А. и др. Научно-технический прогресс в машиностроении Вып. 25 Современные методы и средства вибрационной диагностики машин и конструкций / Под ред. К.В. Фролова. М.: МЦНТИ, 1990. 114 с.
  6.  Нихамкин М.Ш., Семенов С.В., Мехоношин Г.В. Экспериментальное исследование демпфирования колебаний двухвальной роторной системы газотурбинного двигателя // Фундаментальные исследования. 2014. № 11 (часть 2). С. 280–284.
  7.  Орлов М.А. Основы классической ТРИЗ. Практическое руководство для изобретательного мышления. 2-е изд., испр. и доп. М.: Солон-Пресс, 2006. 432 с.
  8.  Зубко А.И., Герман Г.К. Исследование комплексной методики вибродиагностики для определения технического состояния роторных систем ГТД // Авиадвигатели XXI века: Сб. тезисов Всероссийской научно-технической конференции (24–27 ноября 2015; Москва). М.: Изд-во ЦИАМ, 2015. С. 63–69.
  9.  Зубко А.И., Аксенов С.П., Звонарев С.Л. и др. Создание диагностической модели при решении задачи применения вибродиагностического контроля динамики двухроторного ГТД // Турбины. Насосы. Системы. 2018. № 3(28). С. 35–43.
  10.  Зубко А.И. Метод вибрационной диагностики подшипниковых опор сложных роторных систем газотурбинных двигателей на основе анализа высокочастотных составляющих спектра вибраций // Академические Жуковские чтения: Сб. научных статей II Всероссийской научно-практической конференции (25–27 ноября 2014). Воронеж: Изд-во ВУНЦ ВВС «ВВА», 2014. Ч. 5, С. 256–264. (480 с.)
  11.  Августович В.Г., Шмотин Ю.Н., Сипатов А.М. и др. Численное моделирование нестационарных явлений в газотурбинных двигателях. М.: Машиностроение, 2005. 523 с.
  12.  Назаренко Ю.Б., Потапов А.Ю. Устранение критических частот вращения роторов газотурбинных двигателей с помощью регулирования жесткости опоры // Двигатель. 2014. № 1(91). С. 14-16.
  13.  Паршиков А.Н. Численный метод SPH, использующий соотношения распада разрывов, и его применение в механике деформируемых гетерогенных сред: Дисс. ... д-ра физ.-мат. наук. М., 2013. 202 с.
  14.  Семенова А.С., Гогаев Г.П. Оценка разрушающей частоты вращения дисков турбомашин с использованием деформационного критерия в программном комплексе LS-DYNA // Вестник Московского авиационного института. 2018. Т. 25. № 3. С. 134–142.
  15.  Семенова А.С., Кузьмин М.В., Кирсанов А.Р. Численное моделирование вращения межроторного подшипника с имитацией реальных условий работы // Вестник Московского авиационного института. 2024. Т. 31. № 2. С. 124–132. URL: https://vestnikmai.ru/publications.php?ID=180655
  16.  LS-DYNA Keyword User’s Manual Volume I. May 2007. Version 971. Livermore Software Technology Corporation (LSTC). 1384 p.
  17.  Tanapornraweekit G., Kulsirikasem W. FEM Simulation of HE Blast-Fragmentation Warhead and the Calculation of Lethal Range // International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering. 2012;6(6):1070-1074. URL: publications.waset.org/6890.pdf
  18.  Семенова А.С., Кузьмин М.В., Кирсанов А.Р. Исследование влияния частоты вращения внутреннего кольца сегментного керамического подшипника ГТД на его прочность // Вестник Московского авиационного института. 2023. Т. 30. № 3. С. 101–108.
  19.  Овчинников И.В., Хомяков А.М. Несущая способность рабочего колеса реактивной турбины // Вестник Московского авиационного института. 2010. Т. 17. № 3. С. 120–р128.
  20.  Хейлен В., Ламенс С., Сас П. Модальный анализ: теория и испытания. М.: Новатест, 2010. 319 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2025