[发明专利]一种复杂转子模型简化方法

说明书

本发明提供了一种复杂转子模型简化方法。本方法简化的模型为双转子模型，具体包括一个实心的内部低压转子和套在低压转子外部的空心高压转子，高、低压转子的一端或两端通过连接件与弹性支承连接，弹性支承的一端固定；简化思路为将耦合的双转子模型简化为单独的两根单转子模型。本发明通过理论简化的方法，使耦合的复杂双转子模型简化成两个单转子结构，从而可以通过仿真软件直接求解转子的临界转速值，而不必通过繁琐的间接方式。

技术领域

本发明涉及发动机转子技术领域，具体涉及一种复杂转子模型简化方法。

背景技术

涡轴发动机用于直升机发动机且采用双转子系统，双转子系统由于高低压双轴的布局，其具有既能够满足压气机轴的高速旋转，又能够在输出端输出理想的转速等优点而广泛应用于航空发动机领域。

通常而言，由于形状构造、制造精度等影响，转子系统并非是绝对完全对称的，转子系统在运转时经常处于自身不平衡激振力的作用下，当转子的激振频率等于转子转速时，机器发生剧烈振动，形成共振，共振时转子的转速称为临界转速，计算转子—支承的临界转速是转子动力学分析的重要前提。

对于单转子而言，临界转速值的求解方式可以通过有限元仿真软件如ANSYSWorkbench在其模态分析模块中通过出坎贝尔图的方式直接求得，但是，对于双转子系统甚至多转子系统而言，仿真软件中并未提供直接的临界转速值求解方法，因此，对于多转子系统必须通过间接的求解方式来获取其临界转速值，步骤繁琐，费时费力。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种复杂转子模型简化方法。可以直接对复杂双转子系统进行简化。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种复杂转子模型简化方法，简化的模型为双转子模型，具体包括一个实心的内部低压转子和套在低压转子外部的空心高压转子，高、低压转子的一端或两端通过连接件与弹性支承连接；本方法将耦合在一起的复杂双转子系统简化为简单的单个转子系统，具体步骤包括：

(1)、使用三维绘图软件绘制双转子几何模型图；

利用三维绘图软件建立双转子的实体模型；其中，采用自上而下的建模方式，分别建立高压转子、低压转子和弹性支承三个空白文件，并将所述三个空白文件装配至同一个装配体中，在装配体中分别激活三个空白文件，以相同的坐标和参考点绘制高压转子、低压转子和弹性支承的三维几何模型；

(2)、利用ANSYS Workbench求解简化后的对标参数；

以步骤(1)中绘制的完整双转子模型为对标对象，以双转子系统的临界转速值为对标参数；采用不同的两种以上方式求解双转子系统的临界转速值；保证不同的两种以上方式求得的临界转速值在误差范围内，确保临界转速值计算的正确性；

(3)、对双转子模型进行简化；

将耦合的双转子模型直接拆分为单独的高压转子和单独的低压转子，原高压转子和低压转子的支承处采用Workbench中的轴承单元替代，将耦合在高、低压转子之间的弹性支承折算成刚度，其中，所述轴承单元的刚度为弹性支承折算成的刚度与双转子模型中高、转子与弹性支承相连的连接件的刚度的串联值；求解拆分后的高压转子与低压转子的临界转速值，并与步骤(2)中求得的对标参数进行对标。

进一步地，所述弹性支承为鼠笼弹性支承，高低压转子通过滚动轴承连接在鼠笼弹性支承上。

进一步地，所述求得的临界转速值误差范围控制住百分之五以内。

进一步地，所述临界转速值的求解方法包括坎贝尔图法，具体为：