轉(zhuǎn)子軸向力為液體火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵工作過程中的一項(xiàng)重要參數(shù),把轉(zhuǎn)子軸向力有效控制在主軸承的承載范圍內(nèi)是渦輪泵可靠工作的基礎(chǔ)。為準(zhǔn)確獲取渦輪泵軸向力,采用基于串聯(lián)剛度模型的方法,利用轉(zhuǎn)子軸端位移和軸承的靜剛度試驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合有限元分析,得到某發(fā)動機(jī)渦輪泵轉(zhuǎn)子軸系的軸向載荷,與軸向力傳感器實(shí)測誤差為4.1%。利用該方法,可實(shí)現(xiàn)渦輪泵試驗(yàn)過程中轉(zhuǎn)子位移與軸向載荷之間的相互驗(yàn)證,提高測試數(shù)據(jù)可靠性,保證試驗(yàn)成功率,減少試驗(yàn)次數(shù),降低試驗(yàn)成本。 

【文章來源】：火箭推進(jìn). 2020,46(06)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

轉(zhuǎn)子軸系軸向力向左時(shí)的力傳遞路徑示意圖

式中:k1為軸向力傳感器的軸向剛度;x1為軸向力傳感器的軸向位移;k2為軸承的軸向剛度;x2為軸承的內(nèi)圈和外圈軸向相對位移;F為軸向力大小;X為轉(zhuǎn)子軸端位移傳感器測量值,即總位移大小。式(1)中,總位移大小X已知,由軸端位移傳感器測出,若剛度k1和k2可以得到,則式(1)方程組中的3個未知數(shù)x1、x2和F均可求出,即可得到軸系的軸向力大小。因此求解軸向力問題轉(zhuǎn)化為求解軸向力傳感器和軸承軸向剛度的問題。

對軸向力傳感器進(jìn)行有限元彈塑性分析,其材料為鋁青銅QAl10—3—1.5,材料性能參數(shù)[17]為:彈性模量105 GPa,屈服極限210 MPa,強(qiáng)度極限650 MPa,斷裂伸長率30%。針對本文所涉及的受載情況,僅計(jì)算其受壓時(shí)的剛度。固定軸向力傳感器左側(cè)端面,在右端面施加向左的載荷,在1 000 N軸向壓力下,軸向力傳感器的軸向變形約0.81 μm,如圖3所示,則軸向力傳感器受壓時(shí)線彈性階段的軸向剛度為k1=1.23×109 N/m。軸向力傳感器在其彈性工作范圍之內(nèi)時(shí),其軸向剛度基本保持不變,若軸向力過大,力傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段時(shí),則其剛度將發(fā)生變化,甚至無法進(jìn)行軸向力的測量。因此對軸向力傳感器施加更大軸向力進(jìn)行彈塑性有限元分析,得到端面軸向位移隨著載荷的變化曲線如圖4所示。由圖可知,當(dāng)載荷大于130 kN時(shí),軸向力傳感器位移會急劇增加,即結(jié)構(gòu)發(fā)生塑性變形,無法進(jìn)行正常測力。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3592170