Влияние отклонения диска от плоскости нормальной к оси вала на динамику роторов

Авторы

Назаренко Ю. Б.^1*, Маришкин В. В.²

1. Опытно-конструкторское бюро им. А. Люльки, филиал ОДК-Уфимского моторостроительного производственного объединения, ОКБ им. А. Люльки, ул. Касаткина, 13, Москва, 129301, Россия
2. Лыткаринский машиностроительный завод - филиал ОДК-Уфимского моторостроительного производственного объединения, 105118, Москва, проспект Буденного, д. 16

*e-mail: nazarenko.yuri@gmail.com

Аннотация

В статье рассматривается влияние наклона диска от плоскости нормальной к оси вала ротора на динамику роторов и на увеличение опорных реакций. Углы наклона дисков имеют место при наличии допусков при посадке дисков на ротор, так и в процессе эксплуатации двигателей под действием таких факторов как температура, пластические деформации, неравномерность механических свойств. Для оценки собственных частот колебаний при их теоретическом определении составляются системы уравнений Лагранжа для каждой сосредоточенной массы ротора равенства инерционных сил при совершении ею колебательного процесса и сил упругого сопротивления.  Динамические уравнения равновесия Лагранжа для вращающего ротора при синхронной прецессии рассматривают равновесие центробежных сил и гироскопических моментов силам упругого сопротивления вала. Критические частоты роторов зависят от гироскопических моментов дисков, которые определяются частотами вращения, углами поворота дисков при изгибе вала и моментами инерции дисков. При наличии гироскопических моментов дисков резонансные частоты роторов при критических частотах их вращения повышаются в сравнении с собственными частотами колебаний неподвижного ротора, так как эти моменты противодействуют прогибу вала. Определяя прогиб вала при нулевом моменте инерции и точечной массе диска на частоте вращения ротора, равной частоте собственных колебаний эталонного ротора находим необходимый угол наклона диска, когда может реализоваться резонанс вращающего ротора на частоте собственных колебаний эталонного ротора. Критическая круговая скорость ротора при наклоне диска будет меньше, чем диска без наклона.

Ключевые слова:

ротор; вал; подшипниковая опора; центробежная сила; гироскопический момент

Список источников

1. Хронин Д.В. Теория и расчет колебаний в двигателях летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1970. -412с.
2. Биргер И.А., Шорр Б.Ф., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1979. -702 с.
3. Марчуков Е.Ю., Назаренко Ю.Б. Динамическая стабильность и надежность роторов газотурбинных двигателей: монография. - М.: Назаренко Ю.Б., 2019. – 212c.
4. Назаренко Ю.Б. Динамика роторов газотурбинных двигателей: монография. – М.: Назаренко  Ю.Б., 2014. - 123с.
5. Новиков Д.К. Основы конструирования авиационных двигателей и энергетических установок. -  Самара: Самарский государственный аэрокосмический университет, 2012. -  87c. 
6. Скубачевский Г.С. “Авиационные газотурбинные двигатели. Конструкция и расчет деталей, М.: Машиностроение, 1973. -520с.
7. Иванов М.Н. Детали машин. – М.: Высшая школа, 1991. - 383 с.
8. Берне А.Л., Леонтьев М.К., Низаметдинов Ф.Р., Ромашин Ю.С. Исследование изгибной жесткости фланцевого соединения ротора ГТД. МТТ, 2019, №2, с.93-100.
9. Леонтьев М.К., Иванов А.В. Модальный анализ динамических систем роторов//Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2005. №3. С.31-35.
10. Назаренко Ю.Б. Критическая частота вращения ротора низкого давления двигателя АИ-222-25// Двигатель, 2015, №1. C.20-21.
11. Леонтьев М.К., Иванов А.В. Модальный анализ динамических систем роторов//Известия высших учебных заведений. Авиационная техника. 2005. №3. С.31-35.
12. Усманов А.Р. Модестов В.С.Метод задания центробежных нагрузок валов при расчете дисбалансного поведения роторов//Научно-технические ведомости СПбГПУ Физико-математические науки. 2023.№16(1). С. 132-139.
13. Усманов А.Р. Модестов В.С.Метод Центробежная нагрузка вала с учетом двоякой изгибной жесткости //Всероссийская научная конференция “Неделя науки ФизМех” (Санк-Петербург: 3-7 апреля): сборник статей.- Санкт_Петербург: Политех-Пресс, 2023. С. 316-318. 
14. Дегтярев С.А., Кутаков М.Н., Леонтьев М.К. Динамика роторов  с трещиной на валах//Труды МАИ.2015. №79. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID55827.
15. Попов И.П. Монореактивный гармоничнский осцилятор//Труды МАИ.2022. №126. URL: https://trudymai.ru/published.php?168986. DOI:34759/trd-2022-126-01.
16. Алероева Х.Т., Алероев Т.С. Дробные дифференциальные уравнения и ядра, и малые колебания механических систем//Труды МАИ.2023. №129. URL: https://trudymai.ru/published.php? ID80904.
17. Назаренко Ю.Б. Устранение резонанса на критической частоте вращения роторов при эллиптической траектории вращения оси вала на опоре// Авиационно–космическая техника и технология. -  Харьков: ХАИ. 2013. № 10(107). - С. 60-65.    
18. Урьев Е.В., Жуков С.В., Кистойчев А.В., Биялт М.А., Бочкарев Е.В., Кшесинский Д.С. О крутильных колебаниях валопроводов мощных газотурбинных агрегатов в условиях эксплуатации//Надежность и безопасность энергетики.2017.№ 10(2). - С.126-134. 
19. Фегада Р., Патель В.Б Нехете Р.С., Бхандаркар Б.М. Несбалансированная реакция ротора с использованием параметрического проектирования ANSYS для различных подшипников // Международный журнал инженерных наук и новых технологий. 2014. Том 7. № 1. С. 506-515. 
20. Хаймович А.И., Болотов М.А., Печенина Е.Ю. Модель виртуального уравновешивания жестких роторов // Вестник Самарского университете.  Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2022. №21 (1). - С.99-109.