航空发动机曲轴配重组件失效分析与振动研究

"航空活塞发动机曲轴配重组件失效机理研究 (2011年)" 本文主要探讨了航空活塞发动机中曲轴配重组件失效的机理，特别是针对某型号飞机在运行中出现的配重组件破损、滚柱飞出导致发动机损伤的问题。研究者吴江通过对失效现象的深入分析，旨在找出问题的根本原因，以提高飞行安全性。 首先，研究者分析了发动机油门快速操纵对曲轴扭转振动的影响。在航空活塞发动机中，曲轴的扭转振动是正常工作的一部分，但过度的振动可能导致部件损坏。当油门被迅速操纵时，曲轴承受的扭矩会发生快速变化，从而引起配重的大幅度摆动。这种摆动并非简单的线性运动，而是呈现出非线性特征，这使得配重的摆动频率与曲轴扭转振动频率之间的差异增大。 接着，基于扭纵耦合理论，研究者研究了滚柱冲击挡片的机制。滚柱在配重摆动过程中可能会撞击挡片，产生强烈的冲击载荷。这种冲击作用可能导致挡片的疲劳强度降低，增加破损风险。 为了验证理论分析，作者建立了配重组件在冲击载荷作用下的有限元计算模型。通过该模型，可以模拟实际工作条件下配重组件的行为，进一步了解其在各种载荷下的响应。同时，对配重组件进行了机械性能测试，采用疲劳强度安全系数法来评估其强度，以确保在正常操作范围内的可靠性。 研究结果显示，发动机油门快速操纵导致的配重非线性摆动，使曲轴发生扭转共振，这种共振又耦合成了轴向振动。这种振动加剧了滚柱对挡片的冲击，尤其是在挡片承受冲击载荷时，其疲劳强度最低，因此最容易发生疲劳破损。 因此，提升挡片的疲劳强度成为解决这一问题的关键。通过改进材料或结构设计，增强挡片的耐冲击性能，可以有效提高配重组件抵抗疲劳破损的可靠性，从而降低发动机故障的风险，保障飞行安全。 该研究对航空活塞发动机曲轴配重组件的失效机理进行了深入探究，并提出了针对性的解决方案，对于预防类似故障的发生和提升航空发动机的使用寿命具有重要意义。