[发明专利]快速响应的转子支承刚度主动控制机构

说明书

本公开提供了一种快速响应的转子支承刚度主动控制机构，包括：弹性支承结构、转子轴承、环形楔块、动作机构、多个连接杆和回复机构；转子轴承支承于一端开口的弹性支承结构的内回转面；环形楔块套设于转子轴承上；连接杆的一端与环形楔块相连，连接杆的另一端与动作机构相连；动作机构用于使环形楔块沿轴向移动，脱离弹性支承结构的开口处；回复机构套设于连接杆上，回复机构用于使环形楔块嵌入并稳定保持在弹性支承结构开口处。本公开控制转子轴承处支承结构的刚度，在转子转速通过临界转速时，快速地控制转子支点处的支承刚度，调节临界转速，从而有效抑制转子转速通过临界转速时的短时共振，以及由此引发的转子碰磨、疲劳裂纹等问题。

技术领域

本公开涉及航空发动机(或地面燃气轮机)转子动力学中的振动主动控制领域，尤其涉及一种快速响应的转子支承刚度主动控制机构。

背景技术

现代航空发动机(或地面燃气轮机)对转子转速要求越来越高，以满足其对推力(或功率)的要求，其转子一般均属于柔性转子，即转子工作转速高于低阶临界转速。因此，转子在起动或停车过程中，转子转速必须通过其临界转速，导致转子系统发生共振，威胁发动机的安全可靠工作。

在传统航空发动机转子设计中，通常采用弹性支承结构，以降低转子轴承支点处的支承刚度，改变转子系统临界转速，达到发动机工作转速范围内不存在转子临界转速的目的，保证发动机工作时不出现共振。但这种转子振动的被动控制方法不能避免发动机在起动或停车过程中，转子转速经过临界转速时的短时共振问题。

为了解决上述问题，一种可行的方法是发展转子振动的主动控制技术，该技术通过改变转子支承结构参数，控制转子支承刚度，进而改变临界转速，从而避免转子在起动或停车过程中，出现转子转速接近或等于其临界转速的情况，从而抑制了转子起动或停车过程中的短时共振问题。目前较为常见的转子振动主动控制技术主要有两种方式：电磁轴承主动控制技术；形状记忆合金(SMA)驱动器控制技术。但这两类方法在具体应用时，还面临相关问题，具体如下：

1、电磁轴承主动控制技术需要发动机工作时带动发电机提供电能，驱动电磁轴承工作，因此该技术需要在发动机转子上安装备份轴承，在发动机起动时为转子提供有效的支承，这进一步增加了电磁轴承控制系统的重量，不利于发动机推重比的提高。

2、形状记忆合金驱动器控制技术是利用形状记忆合金作为驱动单元，控制转子支承结构的变化，实现对转子支承刚度及其临界转速的控制。但该技术需要对形状记忆合金丝通电加热，控制系统响应时间长，不利于转子支承刚度控制的快速响应要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种快速响应的转子支承刚度主动控制机构，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种快速响应的转子支承刚度主动控制机构，包括：

弹性支承结构，为一端开口的柱状结构；

转子轴承，支承于一端开口的所述弹性支承结构的内回转面；

环形楔块，套设于所述转子轴承上；所述环形楔块与所述弹性支承结构开口处相嵌设；

至少一个连接杆，所述连接杆的一端与所述环形楔块相连；

动作机构，与所述连接杆的另一端相连；

回复机构，套设于所述连接杆上；所述回复机构一端与所述弹性支承结构相连，所述回复机构的另一端与所述动作机构相抵接。

在本公开的一些实施例中，所述动作机构包括：

第一电磁铁，与所述环形楔块通过多个所述连接杆相连；所述第一电磁铁设置于所述弹性支承结构的外回转面；