Fluid film bearings are widely used in supports of gas turbines, pumps and compressors. They also present in test benches designed for overspeed tests of aircraft engine’s discs. Stiffness and damping of these supporting elements are nonlinear. Moreover fluid film bearing reactions include circulation forces that can bring to well-known types of self-excited vibrations – whirl and whip. Magnitudes of those oscillations are almost not influenced by unbalances and are determined by the system’s properties, in particular – properties of damping and circulation forces. If this type of vibrations does not arise and only forced oscillations present, the corresponding resonance frequencies will depend on unbalances because of fluid film bearing nonlinear stiffness and damping. The listed considerations bring to the necessity of account of nonlinear non-conservative support’s properties in modeling of rotor dynamics. The paper describes the appropriate approach that includes joint use of finite element model of rotor and nonlinear models of supports. The vibrations of rotor with rolling and fluid film bearings in supports are considered as example. Rolling bearings were modeled by nonlinear exponential dependencies of forces on displacements. Those dependencies were computed from the Hertz contact theory. Fluid film bearing was modeled with analytical solution of the Reynolds equation. The problem was solved in nonlinear nonstationary formulation considering mutual influence of rotor displacements and bearing reactions. Results of multiple simulations performed for different values of rotor speed are presented as a frequency response function and a waterfall plot. The results were verified with experimental data.
Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова, г. Москва Сформулированы основные задачи использования разгонных стендов при проведении сертификационных, инженерных и технологических испытаний деталей и узлов газотурбинных двигателей. Рассмотрены конструктивные особенности разгонных стендов. Представлены основные характеристики разгонных стендов, используемых в ЦИАМ. Рассмотрены методические особенности проведения различных видов испытаний на разгонных стендах и основные требования к стендам для проведения различных испытаний. Приведены примеры использования стендов для проведения разгонных испытаний для подтверждения несущей способности или упрочнения материала роторов; эквивалентно-циклических испытаний для подтверждения ресурса роторов; исследований вибрационных свойств вращающихся деталей, в том числе для оптимизации конструкционного демпфирования колебаний и определения сопротивления многоцикловой усталости вращающихся лопаток; подтверждения удержания в корпусах фрагментов разрушившихся роторов; определения стойкости роторов к соударению с птицами и другими попадающими в газовоздушный тракт двигателя посторонними предметами. Показана необходимость сочетания испытаний на разгонных стендах с расчётами и физическими исследованиями. Рассмотрены основные направления модернизации разгонных стендов. Показана, в частности, необходимость создания стендов для различных испытаний вентиляторов двигателей с большой степенью двухконтурности; совершенствования стендов и методик испытаний для исследований сопротивления вращающихся лопаток многоцикловой усталости; создания оборудования для испытаний в условиях термоциклирования деталей роторов, особенно деталей, изготовленных из композиционных и керамических материалов; для исследования колебаний при контакте ротора и статора.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.