[发明专利]一种多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟装置

说明书

本发明公开了一种多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟装置，包括底座、驱动电机、电机支架、联轴器、轴承支座、碰摩壳体、多级叶盘、夹具、空心转轴、加热器、固定架、测试单元；电机支架、轴承支座、夹具、固定架均设置在底座上；所述驱动电机固定在电机支架上，驱动电机输出轴通过联轴器与空心转轴一端相连；空心转轴两端通过轴承支座支撑；空心转轴上固定有多级叶盘；碰摩壳体固定在L型夹具上；加热器一端固定在固定架上，另一端伸入空心转轴内，并对应多级叶盘的位置。本装置可实现多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟，具有转子的热弯曲调试过程简单与安全、多级叶盘级数可调、碰摩间隙可调以及易于更换碰摩破损构件等特点。

技术领域

本发明属于燃气轮机叶盘转子的故障模拟领域，特别是一种多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟装置。

背景技术

多级叶盘转子是燃气轮机的核心部件，它的优劣关系到机组的性能和安全。为满足高超动力性能的需要，先进燃气轮机转子系统经常处于启动、加减速及停车等热循环过程中，受到变高温变载荷的作用，这将导致转子系统发生热变形，并且运转过程中产生热弯曲振动。为了减少因工作介质泄漏造成的性能损失，叶片与外部机匣之间的间隙很小，但当间隙过小时热致振动极易引发叶片与机匣的碰撞与摩擦(称为碰摩)，易造成整机破坏等恶性事故。为此设计出一种模拟燃气轮机多级叶盘转子热弯曲引发的碰摩故障的实验系统，有助于减少该类碰摩故障发生率和提升叶盘转子在高温下的运行可靠性。

发明专利201110334626.2公开了一种主动控制液压式碰摩故障检测实验装置，碰摩柱与转子轮盘外周直接接触，测控计算机可计算并控制碰摩部件施加的压力以及受力情况，达到模拟和检测多种碰摩故障状态的目的。发明专利201310533769.5公开了一种基于弹性基础的内外双转子故障模拟实验台，可以模拟航空发动机双转子质量不平衡、转子碰摩和支座松动等机械故障。发明专利201410037683.8提出燃气轮机双转子，应用带力传感器的动静碰摩支架和动静碰摩块、间隙可调节的碰摩调节螺栓等模拟转子碰摩故障。发明专利201810543792.5给出了一种小型航空发动机多点碰摩故障模拟实验装置，模拟转子系统在多个位置出现多种形式的碰摩故障，可用于研究小型航空发动机在多种碰摩耦合作用下的振动响应。综合分析，尚缺少一种热弯曲引发的多级叶盘转子碰摩故障的模拟装置，用于研究故障机理和优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟装置，以实现多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种多级叶盘转子热弯曲引发碰摩故障的模拟装置，包括底座、驱动电机、电机支架、联轴器、轴承支座、碰摩壳体、多级叶盘、夹具、空心转轴、加热器、固定架、测试单元；

所述电机支架、轴承支座、夹具、固定架均设置在底座上；所述驱动电机固定在电机支架上，驱动电机输出轴通过联轴器与空心转轴一端相连；所述空心转轴两端通过轴承支座支撑；所述空心转轴上固定有多级叶盘；所述碰摩壳体固定在夹具上，并正对多级叶盘的位置，且碰摩壳体与空心转轴同轴设置；所述加热器一端固定在固定架上，另一端伸入空心转轴内，并对应多级叶盘的位置，所述测试单元用于测试多级叶盘和空心转轴组成的转子的振动位移、轴承座与碰摩壳体的振动加速度、转动部件的转速、转轴外表面的温度分布。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

(1)本发明实现了转轴热弯曲故障的模拟，根据叶盘转子具有的空心转轴，采用内部加热实现转轴的热弯曲，不需特殊防护罩等装置，实验人员不易被高温灼伤，具有使用安全的特点；由于加热与升温过程简单，不需风机等辅助结构，具有结构简单，成本低廉的优势。