涡轮泵滚动轴承-转子系统高速运行试验研究

针对涡轮泵转子的具体结构特点,解决了高速运行试验过程中的支承、驱动、轴承润滑冷却、振动测量、转子高速动平衡及轴向力加载控制等问题。结合旋转机械故障诊断技术,提出了高速动平衡效率、转子支承状态及轴向力加载状态的优化方法,并在试验过程中对该优化方法进行了验证,实现了涡轮泵转子的高速稳定运行。结果表明:涡轮泵转子高速运行试验应采用刚性连接的柔性联轴器;涡轮泵转子高速轴承需采用高压直喷式供油;通过平衡效率优化可将非线性振动影响下的转子一次平衡效率由30%提高至73.7%;为避免高速运行时产生基础松动,试验中滚动轴承外环应采用紧配合安装;轴向力应沿轴承周向均匀加载,其大小应根据轴承-转子系统具体结构及运行状态综合分析确定。     

超高转速氢涡轮泵柔性转子动特性仿真分析

以25 tf级膨胀循环氢氧发动机氢涡轮泵为研究对象,针对超高转速氢涡轮泵柔性转子临界转速设计、稳定性控制的难题,采用有限元方法建立转子轴承系统动力学模型,考虑支承结构参与振动、密封流体的刚度及阻尼、支承刚度及阻尼随转速变化等因素的影响,计算分析了设计参数对转子临界转速、稳定性的影响,提出了优化改进方向。仿真分析表明:该...     

航天飞机主发动机高压氧涡轮泵可选方案中阻尼(减震)轴承的研制

航天推进涡轮机的研究产生了一种可供选择的液膜轴承设计方案,考虑应用于航天飞机主发动机(SSME)高压氧涡轮泵另一方案(ATD HPOTP)中。这种液膜轴承有以下两种功能:①泵端轴承功能;②预燃室泵后端耐磨环形密封功能。该方案由于淘汰了目前使用的滚动元件轴承,因而大大减少元件数目及组装成本。本文描述了设计范围、设计思路,以及轴承元件对涡轮泵液压动力性能和转子动力性能的影响。     

液体火箭发动机涡轮泵用轴承寿命试验研究

基于液体火箭发动机涡轮泵轴承工作要求的特殊性,介绍了一种考核液体火箭发动机涡轮泵用轴承寿命的试验方法,设计了轴承试验方案,并研制了专门的试验系统.以某型号发动机氧泵用轴承为研究对象,对其进行了常温水介质和低温液氮介质运转试验.试验系统运转良好,并且通过该方法试验后的同批次轴承参加发动机热试车工作正常.     

小卫星姿控动量轮陶瓷球混合轴承性能分析与试验

小卫星的技术发展对星上姿控系统的主要部件一动量轮的主要技术指标提出了严格的要求。为了满足动量轮对轴承的使用要求，本研究开发了Si3N4陶瓷球混合轴承。基于滚动轴承分析理论和摩擦学知识，对其接触应力、旋滚比、轴向刚度、润滑、额定静载荷等指标进行了优化设计和分析。结果显示：与原全钢轴承比较，优化后混合轴承消除了原全钢轴承存在的控制类型“阶跃”问题，在精度寿命指标上具有明显的优势。摩擦力矩测量结果及分析表明该轴承的功耗指标优于原全钢轴承。力学模拟、温度循环试验后动量轮电机电流升高小于5％，表明该轴承具有良好的抗振动冲击能力和温度适应能力。在动量轮连续二年的运转试验中，电机的功耗始终较小而且稳定，进一步证明陶瓷球混合轴承具有良好的抗粘着磨损能力。     

航天飞机主发动机涡轮机械轴承的可靠性分析

本文讨论航天飞机主发动机(SSME)氧化剂与燃料涡轮轴承的可靠性分析。由于采用低粘度的低温流体来冷却轴承,轴承缺乏充分的润滑,这样导致轴承的预期寿命值少于设计要求的27000s。为改进没计,减少与轴承失效相关的风险,我们对轴承设计及轴承工作参数作了深入的评估研究。在决定性的轴承分析子程序中,我们应用了蒙特卡罗(Monte Carlo)估算方法来估算涡轮轴承系统可靠性曲线、概率密度曲线以及确定独立输入设计变量对系统寿命的相对影响。对于蒙特卡罗分析方法我们通过一些表明可靠性变化的例子,以及通过在热测试之前对改进的新设计方案的系统可靠性所进行的估算作了说明。     

多叶油润滑箔片轴承试验研究

用多叶箔片轴承取代火箭发动机涡轮泵上的滚珠轴承具有工作寿命长、工作转速高、能量损失小等重要优点.设计出了专门的油润滑多叶箔片轴承试验台,初步实现了30,000转/分的运转速度.试验台转轴采用压缩气体带动涡轮驱动,径向轴承和止推轴承均设计为五叶箔片轴承.试验结果表明多叶油润滑箔片轴承能够实现转子高转速运行,具有良好的运转稳定性,且对转子的升降速适应性强、有一定的抗冲击能力、摩擦损失小.     

基于导航定位原理的火箭涡轮泵轴承故障诊断

为准确判断火箭发动机涡轮泵轴承在试验台上试验时发生故障的部位，同时避免通过轴承特征频率诊断轴承故障的方法所带来的不确定性，基于GPS卫星导航定位原理，利用时幅曲线的相位信息，提出一种新的轴承故障诊断方法:振源坐标定位法，即通过四个已知坐标的振动传感器测得同一振动波的时幅曲线相位差判定振源位置。将试验台上轴承和四个振动信号传感器安放在坐标已知的直角坐标系中，利用时幅曲线拐点分析法准确捕获振动信号到达四个传感器的时刻，再利用这四个时刻和已知坐标计算出振源位置坐标，最后根据振源位置坐标判断其是否为轴承故障及具体故障部位。通过仿真计算证明该方法理论上可行。     

火箭发动机轴承摇摆试验技术

大推力火箭发动机摇摆过程中,摇摆轴承使用环境与轴承自身设计指标不同,在承受较大径向载荷的同时,还要承受一定的轴承载荷,并实现低速往复摆动。为获得轴承的静态承载能力摩擦系数及疲劳寿命等关键参数,设计了一种新的轴承试验系统,模拟轴承在发动机不同工作状态下的安装边界和受载形式。通过试验获得了相应的数据,试验结果表明:轴承静态...     

高空发动机涡轮泵启动性能仿真与试验研究

在涡轮泵启动物理模型理论分析的基础上,编写仿真程序对启动过程进行分析。搭建了涡轮泵启动性能试验台,采用某型火箭发动机涡轮泵进行试验验证。仿真结果表明该模型满足涡轮泵启动特性研究的要求,试验结果表明该试验方案适合进行涡轮泵启动性能试验研究,可用于研究涡轮泵启动过程中涡轮、泵、机械密封、轴承等重要零组件的性能。     

配合间隙对涡轮泵转子低速动平衡的影响研究

刚性涡轮泵转子低速动平衡是装配过程中的重要环节,残余不平衡量的大小是转子振动的关键影响因素之一,也是影响涡轮泵可靠性的重要因素。在某型发动机涡轮泵研制过程中,出现试车分解后不平衡量较装配时增加10~20倍的情况。对该涡轮泵转子建立了装配间隙对动平衡影响程度的理论模型,研究了不同零件的偏心距以及配合间隙对转子残余不平衡量的影响程度。根据影响程度对比,可以确定需要严格控制装配状态和单独动平衡的零件。通过反复拆装动平衡测试试验,对理论模型进行了验证。     

大功率高速泵的振动监测系统及其应用

大功率高速泵的振动问题是影响安全稳定运行的重要因素。针对GSB-W7高速泵的结构特点,建立了合适的振动监测系统,能够持续监测泵的振动状态,保护机组及整个工艺流程的安全运行并为故障诊断提供依据。以某台高速泵的振动数据为例,进行数据分析,认为轴振动位移偏大主要是由动不平衡量引起的,经动平衡处理后该高速泵的振动特性得到明显改善。结果表明,该振动监测系统在机组保护和故障诊断方面是可行的。     

一种超大直径贮箱筒段壁板铣切工装的设计与应用

为实现某型号超大直径贮箱筒段壁板内部网格加强筋及外轮廓的卧式径向铣切加工,采用分体组合式结构及真空吸盘减振系统等新型设计方法研制了一种大型壁板铣切工装,结合五轴龙门铣床实现了超大直径贮箱筒段壁板产品加工。结果表明:该工装采用的设计方法有效地控制了加工过程中铣切振动,保证了大型壁板类零件加工精度和加工质量,并且可减少设备研发成本,为后续型号大型制造装备自主研发提供技术参考。     

液氧／煤油发动机煤油预压涡轮泵技术

液氧／煤油发动机采用独立的预压涡轮泵装置可减小推进剂组元贮箱的增压和提高主泵的转速,从而提高主泵的效率并降低其结构质量。以煤油预压涡轮泵为例,阐述了预压泵结构特点、轴承冷却系统及轴向力平衡装置。为提高预压泵的抗汽蚀性能和扬程．提出了变螺距变轮毂诱导轮方案,分析了流量系数、螺距及轮毂形状,并对诱导轮内流场进行了数值模拟,获得了其内部流场结构。水力试验结果表明,煤油预压泵性能稳定．在预压泵额定流量下,可使煤油主泵的入口压力提高约0．4MPa,与设计值相符。     

表面张力贮箱电子束焊接工艺研究

对球形表面张力贮箱装配精度与表面张力贮箱焊缝熔深及形貌之间的关系进行了研究,得到了电子束焊接工艺规范。该规范为:采用虚焦电子束焊接工艺,聚焦束流虚焦30 m A,焊缝锁底部位宽度0.7 mm,焊接束流23 m A,焊接速度1 200 mm/min,焊接熔深2.4~3.3 mm。采用该规范焊接的表面张力贮箱通过了振动、液压、声发射等试验考核,表面张力贮箱满足设计要求,并通过了地面热试车考核。     

导弹包装箱拉深成形工艺方案及模具设计

对某型号导弹包装箱体和箱盖零件拉深成形的工艺方案进行了分析,介绍了所设计的一次拉深成形模具的结构和特点,该模具适用于成形箱体和箱盖两个零件,有效地控制了工装成本并使箱体和箱盖零件的尺寸协调一致。     

基于EMD-Hilbert包络谱分析的涡轮泵轴承故障特征识别

在火箭发动机涡轮泵高速轴承试验中,轴承的可靠性对保证试验的成功至关重要。针对涡轮泵轴承故障特征难以从原始信号中提取的问题,基于EMD-Hilbert包络解调分析方法,对涡轮泵高速轴承故障特征进行识别。采用EMD方法对原始信号进行自适应分解,获得若干个IMF分量;基于相关性指标最大原则筛选IMF分量进行信号重构;对重构信号进行Hilbert包络解调分析,提取出故障轴承的特征。以某型号涡轮泵低温高速轴承试验的真实故障数据验证本方法的有效性,数据记录了试验装置在阶梯式升速全过程中保持架故障的振动加速度信号。分析结果表明,基于EMD-Hilbert包络解调分析方法能够提高信噪比,最大程度保留保持架故障信息的周期性冲击成分,并能有效提取保持架故障频率、故障倍频及各种调制频率成分,实现对涡轮泵高速轴承故障的有效识别。为深度解析轴承保持架故障情况,结合系统11种运行状态,提出了一种轴承渐进劣化全过程的解析方法,确定出轴承故障早期人为干预的具体时刻。     

轨姿控发动机振动试验夹具结构拓扑优化

针对轨姿控发动机部分振动试验夹具存在质量偏大、频率特性差等问题,采取拓扑优化的方法对典型试验夹具进行了结构设计改进。基于Optistruct的拓扑优化模块,讨论了动力学拓扑优化模型及多目标优化的实现策略,介绍了离散度参数及最小成员尺寸等优化控制参数的设置。通过对推力装置块状试验夹具的拓扑优化,研究了优化目标及控制参数对优化结果的影响。优化后夹具频率特性满足试验要求,减速效果明显。通过实物振动试验,验证了正弦振动和随机振动试验条件下夹具控制响应平稳,满足试验容差要求。最后,通过对某型轨姿控发动机整机锥状试验夹具的结构设计改进,进一步拓展应用了拓扑优化方法。仿真结果表明,优化后夹具的模态频率和动态响应特性显著改善,为后续发动机振动试验夹具设计提供借鉴。     

螺旋离心泵的外特性试验与流场数值分析

以150×100LN-32型螺旋离心泵为研究对象,通过试验研究了此泵的外特性,并得出了一些结论。采用CFD软件Fluent,选用标准k-ε模型,计算了该泵的三维内部流场。通过对该泵内部流动速度、压力分布与捕捉到的流动冲击、二次流、回流等重要现象的分析,给该泵的性能改善与改进提供可靠的信息。通过分析,提出了在设计螺旋离心泵时的一些改进措施。     

月面环境下谐波减速器固液复合润滑寿命试验研究

本文对谐波减速器的失效机理和寿命影响因素进行了专门的研究分析。通过改进谐波减速器的润滑方式,开展了固液复合润滑特性分析和月面环境适应性分析,并对固液复合润滑谐波减速器进行了寿命试验验证。该固液复合润滑谐波减速器通过了在轨月面考核验证,为确定月面巡视器各活动机构谐波减速器的润滑技术状态提供了理论和试验依据,也为后续其他航天器的润滑技术状态提供了一条新的设计思路。