[发明专利]双转子故障模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明属于燃气轮机双转子系统实验设备技术领域，特别涉及针对燃气轮机双转子结构的故障模拟实验装置。

背景技术

燃气轮机作为效率高，输出功率大的动力设备，在国防和工业领域得到广泛应用。舰船和航空用燃气轮机常采用多转子结构，其中双转子结构应用较多。目前高校和科研机构建立的双转子实验装置，多用来研究正常情况下双转子结构的动力学特性。发明专利申请号CN201310179723.8中涉及一种由提供基础运动的两轴基础转台与航空发动机双转子模型实验台组成的综合型动力学实验装置。实用新型专利申请号CN201020260715.8中涉及一种内外转子系统的振动实验装置。针对双转子结构典型故障模拟的实验台很少，特别是没有涉及双转子结构动动碰摩故障模拟，动静碰摩故障碰撞力测量及轴承磨损故障模拟的实验装置。

在双转子结构中，内转子和外转子相互耦合，且转速较高，转子振动比较复杂。在转子碰摩、轴承磨损、转子不对中、转子质量不平衡、轴承座松动故障中，双转子结构轴系的运动更加复杂，且常表现为非线性动力学行为。因此有必要结合双转子结构特点，设计一种双转子结构故障模拟实验装置，特别是针对常见的碰摩故障，设计动动碰摩实验装置，测量动静碰摩中的碰撞力，为转子碰摩故障的理论计算提供较好的参考数据。

发明内容

本发明的目的是针对双转子结构轴系的运动特点，提供一种双转子故障模拟实验装置，对转子碰摩、轴承磨损、转子不对中、转子质量不平衡以及轴承座松动故障进行模拟实验，从而为转子碰摩故障的理论计算提供较好的参考数据。

本发明的技术方案如下：

一种双转子故障模拟实验装置，含有实验台基座、转子底座、内转子、外转子、第一驱动电机和第二驱动电机；第一电机通过第一联轴器与内转子相连；内转子从外转子中穿过，两端通过轴承座支承在转子底座上；内转子安装有第一键相盘、第一轮盘和第一齿盘；外转子安装有第二键相盘、第二齿盘、第二轮盘和鼠笼弹性支承固定盘；该支承固定盘上安装有保护套筒；外转子一端通过轴承和轴承座支承在转子底座上，另一端通过鼠笼弹性支承和中介轴承支承在内转子上；第二电机通过皮带轮和第二联轴器驱动外转子；其特征在于：双转子故障模拟实验装置还包括动动摩擦故障装置和动静摩擦故障装置；所述的动动摩擦故障装置包括至少两个动动碰摩固定块，至少两个动动碰摩固定块沿第一轮盘圆周均匀分布，该固定块位于保护套筒的外侧并留有间隙；在每个动动碰摩固定块上安装有动动碰摩调节螺栓；所述的动静碰摩故障装置包括动静碰摩支架、动静碰摩块、力传感器和滑动限定套；所述的力传感器的一端固定在动静碰摩支架上，另一端安装有动静碰摩调节螺栓，动静碰摩块安装在动静碰摩调节螺栓的末端；所述的滑动限定套沿动静碰摩调节螺栓的轴向固定在动静碰摩支架上。

本发明所述的双转子故障模拟实验装置中，所述的实验台基座通过橡胶隔振器支承。

本发明所述的双转子故障模拟实验装置还在内转子和所述轴承的内圈之间设有楔形胀紧套，在轴承座两端面安装有盖板，在盖板的内侧紧贴楔形胀紧套一端的内转子上安装有毛毡垫圈，在轴承座两个端面与盖板之间均设置有O型橡胶圈，用于模拟轴承磨损故障实验。

本发明所述的双转子故障模拟实验装置还在轴承座下端面与转子底座之间塞入不同规格厚度的不锈钢间隙片，模拟转子不对中故障；不锈钢间隙片33由HRC43-47、高碳钢和黄铜材料经热处理精磨制成，厚度在0.005mm～2mm之间。

本发明所述的双转子故障模拟实验装置还在第一轮盘5或第二轮盘8的盘面周向均匀设有多个螺纹孔，不平衡质量螺栓34固定在螺纹孔内，不平衡质量块35通过螺栓固定在第一轮盘5或第二轮盘8的盘面上；通过改变不平衡质量螺栓34和不平衡质量块35的数量，调节转子不平衡质量的大小，模拟转子质量不平衡故障。

本发明所述的该双转子故障模拟实验装置还在轴承座固定螺栓与轴承座的压力接触面之间设有多个串连的碟形弹簧，固定螺栓从中心孔穿过，改变轴承座的松动度，模拟轴承座松动故障。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①本发明针对双转子结构特点设计了动动摩擦故障装置，较好实现了高速旋转的转子间动动碰摩故障的模拟，改变了其它双转子结构试验台较难模拟动动碰摩故障的现状。②通过在动静碰摩装置中增加力传感器和滑动限定套，实现了动静碰摩过程中水平方向碰撞力的测量，为双转子动静碰摩故障的理论计算提供了实验参考数据。