考虑装配工艺的螺栓连接转子系统振动特性研究

来源：机械工程学报杂志2024年第8期北京时间：

作者：罗忠, 石宝龙, 吴法勇, 李玉奇, 刘凯宁, 张小霞

单位：1. 东北大学机械工程与自动化学院 沈阳 110819;2. 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室 沈阳 110819;3. 中国航发沈阳发动机研究所 沈阳 110015;4. 广西科技大学机械与交通工程学院 柳州 545006

摘要：针对由装配工艺引起的航空发动机螺栓连接转子系统振动问题，基于ANSYS仿真分析了螺栓装配顺序对连接结构时变弯曲刚度的影响，以及螺栓预紧力不平衡产生的转子转轴初始变形。基于有限元法建立螺栓连接转子系统动力学模型，螺栓连接结构由两节点连接单元模拟。采用Newmark-β法求解运动方程，研究装配顺序对转子系统临界转速及其对应振幅的影响，并基于螺栓连接转子试验台开展试验验证了理论分析结果的正确性。研究发现，螺栓在顺序拧紧和交叉拧紧时连接结构弯曲刚度均呈现分段线性特性，而交叉拧紧比顺序拧紧拥有更大且更加对称的的残余预紧力，因此交叉拧紧的转轴初始变形较小，对应连接结构的第一阶段弯曲刚度较大，使得转子系统一阶临界转速高于顺序拧紧；转轴初始变形会影响转子系统时域振幅。螺栓装配工艺的考虑有助于进一步掌握螺栓连接结构对转子系统响应特性的影响。

关键词：螺栓连接,转子系统,装配顺序,预紧力不平衡,振动特性；

基金资助：广东省粤佛联合重点基金(2020B1515120015)和国家自然科学基金(11872148)资助项目。