南京航空航天大学卢敏获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种涡轮起动机中传动轴的结构强度校核方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115628991B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211344014.6,技术领域涉及:G01N3/22;该发明授权一种涡轮起动机中传动轴的结构强度校核方法是由卢敏;俞昊;刘涛;陈利强设计研发完成,并于2022-10-31向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种涡轮起动机中传动轴的结构强度校核方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种涡轮起动机中传动轴的结构强度校核方法,针对涡轮起动机中的内外传动轴结构件,将强度校核计算从稳态传动转换为瞬态启动,从楔合段拓展至非楔合段,同时增加楔合段客观存在的接触塑性变形及安定性分析校核,能够深化离合器主从传动轴的接触表面强度、整体结构强度的校核计算方法,使传动轴及涡轮起动机的正向设计与校核更为准确全面。
本发明授权一种涡轮起动机中传动轴的结构强度校核方法在权利要求书中公布了:1.一种涡轮起动机中传动轴的结构强度校核方法,所述传动轴包含主动轴、从动轴和斜撑离合器,通过斜撑离合器的摩擦楔合,主动轴、从动轴实现功率传输,其特征在于,所述结构强度校核方法包含以下步骤: 步骤1,通过载荷谱实测与输出,得到传动轴启动瞬态t0时的最大扭矩T;令主动轴的内外半径分别为Ro、Rod,从动轴的内外半径分别为Rid、Ri;内外滚道间距离为J;斜撑离合器中斜撑块的长度为l,内外侧型面的半径分别为ri、ro;斜撑离合器与主动轴、从动轴形成的楔角分别设为W、V;斜撑离合器中斜撑块的数量为n; 步骤2,对主动轴、从动轴与斜撑离合器的接触表面进行安定性校核: 步骤2.1,随着载荷T的增加,斜撑离合器与主动轴、从动轴的滚道面接触并逐渐逆时针翻转,主动轴的法向载荷No与从动轴的法向载荷Ni为: 步骤2.2,斜撑离合器圆弧面与主动轴、从动轴滚道的接触属于线接触,在频繁的接触冲击下,斜撑离合器与主动轴、从动轴的滚道面将发生塑性变形,接触区域的材料得到强化,屈服极限增高,结构进入安定状态;建立斜撑离合器与主动轴、从动轴接触安定的计算与判别公式: 其中,Ces_o、Ces_i分别为主动轴、从动轴的接触安定系数;Eo、Es、Ei分别为主动轴、斜撑块、从动轴的弹性模量;vo、vs、vi分别为主动轴、斜撑块、从动轴的泊松比;σso、σsi分别为主动轴、从动轴的接触屈服应力; 步骤2.3,根据Ces_o、Ces_i进行结构安定性校核与判别: 步骤2.3.1,当Ces_o∈10.30,13.37]时,主动轴与斜撑离合器的接触表面产生塑性变形,循环加载后结构趋于安定; 步骤2.3.2,当Ces_o≤10.30时,主动轴接触表面处于弹性变形状态,较难产生塑性安定; 步骤2.3.3,当Ces_o>13.37时,主动轴接触表面产生较大塑性变形,循环加载将导致塑性变形的累积而发生破坏; 步骤2.3.4,当Ces_i∈10.30,13.37]时,从动轴与斜撑离合器的接触表面产生塑性变形,循环加载后结构趋于安定; 步骤2.3.5,当Ces_i≤10.30时,从动轴接触表面处于弹性变形状态,较难产生塑性安定; 步骤2.3.6,当Ces_i>13.37时,从动轴接触表面产生较大塑性变形,循环加载将导致塑性变形的累积而发生表面破坏; 步骤3,对主动轴、从动轴进行整体结构强度校核: 步骤3.1,根据以下循环进行迭代计算,趋向稳定后得到更新过后的W、V: V=W+ψ 式中,为动态变化的主动轴内圆弧半径、从动轴外圆弧半径;分别为动态变化的斜撑块外圆弧半径、内圆弧半径;Ω为动态变化的斜撑块转角;α为动态变化的中心角;ψ为动态变化的斜撑块圆弧中心夹角;的初值分别为Ro、Ri、ro、ri;定值Z为斜撑块内外圆弧的中心距; Co、Ci、Cs分别为主动轴、从动轴和斜撑块的影响系数; b为斜撑块的宽度; C1、C2、C3分别为赫兹影响系数、斜撑块与主动轴之间的赫兹影响系数、斜撑块与从动轴之间的赫兹影响系数; Δce为主动轴因离心力引起的径向位移,ρo为主动轴的材料密度,no为离合器楔合传动时的转速; 步骤3.2,根据下面公式计算主动轴最大综合应力σsomax、从动轴最大综合应力σsimax: 步骤3.3,将σso_max和σ0.2so进行比较并将σsi_max和σ0.2si进行比较,σ0.2so、σ0.2si分别为主动轴、传动轴的整体屈服应力; 步骤3.3.1,当σso_max≤σ0.2so且σsi_max≤σ0.2si时,主动轴、从动轴稳定楔合传动,不发生结构破坏; 步骤3.3.2,当σso_maxσ0.2so或σsi_maxσ0.2si时,主动轴、从动轴传动时将发生断裂破坏; 步骤4,对主动轴、从动轴的非楔合段进行剪切强度校核: 步骤4.1,根据以下公式计算主动轴最大剪切应力τo_max、从动轴最大剪切应力τi_max: 步骤4.2,将τo_max和[τ0]进行比较,并将τi_max和[τi]进行比较,[τ0]、[τi]分别为主动轴、从动轴的许用剪切应力: 步骤4.2.1,当τo_max≤[τ0]且τi_max≤[τi]时,主动轴、从动轴稳定楔合传动,不发生结构破坏; 步骤4.2.2,当τo_max>[τ0]或τi_max>[τi]时,主动轴、从动轴传动时将发生剪切断裂破坏。
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