中國科學院工程熱物理研究所馮引利獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國科學院工程熱物理研究所申請的專利一種發動機拉桿式轉子剛性套齒聯軸器連接剛度穩健性設計方法及其應用獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119849251B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510021630.5,技術領域涉及:G06F30/23;該發明授權一種發動機拉桿式轉子剛性套齒聯軸器連接剛度穩健性設計方法及其應用是由馮引利;龔建波;劉棣;蔣文婷;楊光偉;楊鐘雨;施懿航;耿粒倫設計研發完成,并于2025-01-07向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種發動機拉桿式轉子剛性套齒聯軸器連接剛度穩健性設計方法及其應用在說明書摘要公布了:本發明公開了一種發動機拉桿式轉子剛性套齒聯軸器連接剛度穩健性設計方法及其應用,用于航空發動機或燃氣輪機中三支點支承細長中心拉桿轉子結構的動力學優化設計。本發明通過建立轉子動力學分析有限元模型,計算分析轉子臨界轉速及應變能密度分布,結合靜態和動態強度要求,對聯軸器位置和結構進行優化設計。該方法包括優化支點剛度和轉子結構參數、分析聯軸器定位止口的定位可靠性、移動聯軸器至低應變能密度和低應力區域以及迭代驗證與優化等步驟。本發明通過優化聯軸器位置和結構,提高了聯軸器連接剛度穩健性,優化了轉子動力學性能,降低了轉子振動風險,可直接應用于航空發動機和燃氣輪機的工程設計中,具有重要的工程應用價值。
本發明授權一種發動機拉桿式轉子剛性套齒聯軸器連接剛度穩健性設計方法及其應用在權利要求書中公布了:1.一種發動機拉桿式轉子剛性套齒聯軸器連接剛度穩健性設計方法,其特征在于,所述設計方法在實施時至少包括如下步驟: SS1.根據發動機中三支點支承細長中心拉桿轉子的二維結構圖,將剛性套齒聯軸器簡化為剛性連接,建立初始結構的轉子動力學分析FEM模型,假定各支點的初始支承剛度,并基于FEM模型進行轉子在預設轉速范圍內的臨界轉速和應變能計算; SS2.對于步驟SS1中計算的初始支承剛度下轉子的臨界轉速和應變能,分析判斷其是否滿足預設的轉子動力學設計準則:若滿足,則轉入步驟SS3;若不滿足,則在總體結構邊界條件允許范圍內,結合FEM模型對轉子結構參數及各支點的支承剛度進行迭代優化設計,直至轉子臨界轉速、應變能分布及振型特性滿足設計準則,并最終確定轉子結構參數及各支點的支承剛度; SS3.基于步驟SS2迭代優化后確定的轉子結構及各支點支承剛度,利用FEM模型計算分析所確定支點支承剛度下臨界轉速時轉子的應變能密度分布,并判斷剛性套齒聯軸器處轉子的應變能密度等級:若處于低應變能密度等級,則轉入步驟SS4;若處于高應變能密度等級,則轉入步驟SS5; SS4.分析工作轉速時剛性套齒聯軸器定位止口的定位狀態,分析定位止口的徑向變形和定位可靠性,判斷定位止口的定位長度是否滿足至少12止口總長度而處于定位可靠狀態的要求,若止口定位長度小于12止口總長度,則轉入步驟SS5進行聯軸器位置及結構優化設計,若不小于12止口總長度,則止口定位長度滿足要求,則設計完成; SS5.首先,基于FEM模型計算分析轉子結構在工作轉速下的等效應力分布,并將滿足靜強度要求的轉子等效應力劃分為若干不同等級;之后,基于轉子的等效應力分布計算結果并結合步驟SS3中計算得到的應變能密度分布,將剛性套齒聯軸器移動至低應變能密度及低應力均勻變形位置,并進行聯軸器改進結構設計,調整其幾何參數及止口結構; SS6.基于步驟SS5優化后的聯軸器位置及結構,基于FEM模型重新計算分析聯軸器改進結構在臨界轉速下的應變能密度,若聯軸器應變能密度未達到低應變能密度等級要求,則返回步驟SS3進行循環迭代,直至滿足要求; SS7.基于步驟SS6優化后的聯軸器位置及結構,基于FEM模型重新計算分析聯軸器改進結構工作轉速時定位止口定位狀態,若止口定位長度小于12止口總長度,則返回步驟SS3進行循環迭代,直至止口定位長度滿足要求,完成設計并最終確定優化方案。
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