[实用新型]一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置

说明书

本实用新型公开了一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置，包括内转子、外转子、测试系统；内转子从外转子内穿过，内转子和外转子安装在基座上；外转子、内转子上设有圆盘；测试系统包括第一齿盘、第二齿盘、第一键相盘、第二键相盘、加速度传感器和控制柜，第一齿盘和第一键相盘安装在内转子两端；第二齿盘和第二键相盘安装在外转子两端；加速度传感器安装在可移动式轴承座上；加速度传感器采集信号传输到控制柜。本实用新型可模拟涡轴发动机的压气机、燃气涡轮和自由涡轮的不同阶次振型不平衡特性，可以研究具有多个转盘结构形式的内外双转子涡轴发动机不平衡振动特性。

技术领域

本实用新型涉及电机领域，特别涉及一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置。

背景技术

双转子涡轴发动机是目前直升机动力系统的主要结构形式。为提高功重比，这类发动机结构设计往往非常紧凑，尺寸小，连接零部件多，而由于各零部件材料的非均匀性、加工误差、装配偏差，以及它们之间连接状态会随着涡轴发动机转子运行温度场梯度而改变这种独有特性，极易导致涡轴发动机中压气机、燃气涡轮和自由涡轮产生复杂的不平衡状态及其多种组合形式下的振动，由于涡轴发动机转子细长，工作运行在二阶临界转速之上，常常激发强烈的一阶、二阶振型不平衡(即力不平衡与力偶不平衡)振动；另一方面，由于涡轴发动机支承中含有鼠笼式弹性支承和挤压油膜阻尼器等非线性零部件，使得复杂的不平衡特性在非线性因素影响下变得更加突出。目前涡轴发动机双转子不平衡振动特性主要采用仿真分析方法，由于挤压油膜阻尼器、弹性支撑等动力学边界条件难以确定，仿真分析结果还需大量实验进行验证，因此有必要设计相应的模拟实验台进行涡轴发动机双转子结构不平衡特性研究。

目前，通常涡轴发动机转子实验台针对某一类涡轴发动机机型进行设计，当需要模拟不同结构形式的涡轴发动机时，如涡轮置于支承之前或支承之后，涡轴发动机转子实验台相对应的部分结构形式也需进行改变，将会导致临界转速发生变化，不同阶次振型不平衡特性也会随着涡轴发动机转子实验台结构形式改变而变化。为解决该问题，大多采用拆卸支承或重新设计新实验台。由于涡轴发动机双转子结构转子实验台采用内转子穿过外转子的形式，在拆卸外转子支承时，需先将相邻的内转子支承拆除方可，导致操作极其不便；另外，支承拆卸后重新进行装配，因难以保证鼠笼式弹性支承和挤压油膜阻尼器这类零部件的非线性动力学特性，极易导致拆卸前后的性能不相同，甚至会引入较大的装配偏差而影响实验研究结果的准确性。在实际工程中，设计一台新的涡轴发动机双转子结构实验台往往会受到加工周期长、制造成本高以及实验场地等诸多不利因素的约束。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、稳定可靠的双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：

一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置，用于模拟具有双转子结构形式的涡轴发动机压气机、燃气涡轮、自由涡轮转子不同阶次振型不平衡特性，包括基座、可移动式轴承座、内转子、外转子、可拆卸对开式圆盘、测试系统、第一电机和第二电机；第一电机通过联轴器和内转子相连，内转子从外转子内穿过，内转子和外转子两端均通过可移动式轴承座安装在基座上；外转子上套设第一皮带轮，外转子上的模拟压气机区内、外转子上的模拟燃气涡轮区内、内转子上的模拟自由涡轮区内均设有可拆卸对开式圆盘；第二电机和第二皮带轮相连，第二皮带轮通过皮带带动外转子上的第一皮带轮，从而驱动外转子；测试系统包括用于测量内转子转速的第一齿盘、用于测量外转子转速的第二齿盘、用于测量内转子相位的第一键相盘、用于测量外转子相位的第二键相盘、加速度传感器、电涡流传感器和控制柜，第一齿盘和第一键相盘安装在内转子两端；第二齿盘和第二键相盘安装在外转子两端；加速度传感器安装在可移动式轴承座上，多个电涡流传感器分别安装在内转子和外转子空隙处；加速度传感器、电涡流传感器采集信号通过光缆传输到控制柜，同时控制柜控制内转子和外转子的转速。