[发明专利]一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法

权利要求书

1.一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，所述优化方法，包括以下步骤：

步骤S1，获取涡轮轴承径向、轴向尺寸及轴承支承刚度，获取轴承设计参数；

步骤S2：根据涡轮转子结构特征及支承位置，调用步骤S1中所述的轴承尺寸及轴承刚度参数，计算转子在该条件下的模态及临界转速，确定转子轴承刚度的调整方向与范围；

步骤S3：建立弹性支承组件的参数化模型，以弹性轴模拟轴承，以弹性圆环模拟轴承安装座；

步骤S4：利用有限元软件自动读取材料属性、装配关系、求解计算、获得计算结果、寻找优化路径、循环迭代获得某一刚度下的弹性支承结构；

步骤S5：调入涡轮模型，开启转子动力学分析模块，以步骤S4中获得的弹性支承刚度与步骤S1中轴承刚度的串联刚度作为总体刚度，开展转子临界转速分析；

步骤S6：对当前转子临界转速进行分析，若不满足设计要求，则重复S3-S5步骤直至满足设计要求。

2.如权利要求1所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，步骤S1中，根据实际轴承所受载荷及寿命要求选择轴承，获得轴承设计参数至少包括：结构参数及轴承刚度参数；结构参数包括内径、外径、宽度。

3.如权利要求1所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，步骤S2实现过程包括：1)获取涡轮转子支承位置参数；2)获得材料参数；3)建立初步有限元分析模型；4)根据有限元模型开展计算，得到转子的振动模态及临界转速Campbell图，评估转子的弯曲模态的1阶临界转速，获得初步计算结果；5)根据实际使用需求，确定空气涡轮起动机转子需要长期工作的转速点及脱开转速点，根据评估标准及实际临界转速值确定支承刚度的调整方向与调整范围。

4.如权利要求3所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，步骤S2中，建立有限元分析模型是在有限元软件中导入空气涡轮起动机涡轮转子模型，约束转子模型中轴承安装位置的轴向转动及轴向位移自由度，以弹簧单元代替轴承，并赋予弹簧单元步骤S1中获得的轴承刚度值。

5.如权利要求3所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，确定空气涡轮起动机转子需要长期工作的转速点及脱开转速点时，要求1、2阶临界转速需要远离长期工作的转速点及脱开转速点的±20％以上，根据评估标准及实际临界转速值确定支承刚度的调整方向与调整范围。

6.如权利要求1所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，步骤S3执行过程包括：1)选择弹性支承基本型；2)建立弹性支承的参数化模型；3)建立弹性支承刚度分析有限元模型。

7.如权利要求6所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，建立弹性支承的参数化模型时，基于有限元软件ANSYS APDL语言，建立包含弹性支承所有结构信息的参数化模型进行设计。

8.如权利要求6所述的一种空气涡轮起动机涡轮转子弹性支承设计优化方法，其特征在于，建立弹性支承刚度分析有限元模型时，建立弹性支承内径为外径的弹性圆环模拟轴承，建立弹性支承外径为内径的弹性圆环模拟轴承座。