[发明专利]一种研究悬臂转子Morton效应的试验装置

说明书

一种研究悬臂转子Morton效应的试验装置，包括悬臂转子试验系统、转子动力系统和特征参数测量系统；其中，悬臂转子试验系统包括转子与油路循环部件，主轴通过外伸端轴承座和电机端轴承座支承，套有外伸段轮盘与若干跨内段轮盘，并与转子动力系统连接；油路循环部件包括油箱、计量泵、压力表及连接管路；外伸端轴承座和电机端轴承座结构相同，两侧设置油盒，底部设置定位块；轴承嵌套在轴承座中，电机端轴承座通过油杯供油，外伸端轴承座通过计量泵供油并布置压力表以监测油压；特征参数测量系统包括多组传感器，传感器信号经导线连接至多通道数据采集仪。本发明用于研究Morton效应影响下高转速、带长外伸段悬臂转子的动力学特性。

技术领域

本发明涉及一种研究悬臂转子Morton效应的试验装置，用于研究Morton效应影响下高转速、带长外伸段悬臂转子的动力学特性。

背景技术

大型旋转机械是国家基础设施以及基础产业中的关键设备，在国民生活中直接或间接的起着重要作用。近年来，转子轴系结构及相应的轴系振动故障越来越复杂，且随着新型、高转速、多用途汽轮发电机组的研发需要，出现多种高转速、带长外伸段的悬臂转子。但随着研究深入，符合设计标准的转子，尤其是悬臂转子，在稳定工况下时也可能会出现转子失稳，且此时转子失稳十分剧烈，会完全破坏转子轴系及轴承部分，十分危险。根据事后事故分析，此时转子失稳是由发生同步涡动所致，在滑动轴承处发现了转子的热弯曲现象，这种热弯曲线性是因油膜的粘性剪切能量引起的。

这种带长外伸段支承轴承轴颈表面存在温度差异从而造成轴颈临时性热弯曲，使得转子振动增大的现象称为“Morton效应”。随着汽轮发电机组等旋转机械向大型化方向发展，滑动轴承承载越来越重，带长外伸段滑动轴承Morton效应对轴承工作性能及轴系稳定运行都会产生重要影响。Morton效应可能产生于稳定运行工况下，是现有旋转器械运行时巨大的安全隐患。但对于该实际情况，国内目前没有详细研究，在生产中缺乏对Morton效应下的长外伸段悬臂转子的稳定性分析，缺乏对于高转速、带长外伸段悬臂转子的设计准则。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种研究悬臂转子Morton效应的试验装置，可以通过连续调节改变转子外伸段长度与外伸端轮盘重量，在不同外伸段长度、不同外伸段悬臂质量下，研究转子结构与轴承参数对Morton效应及转子稳定性的影响，以实现对悬臂转子Morton效应的深入研究。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种研究悬臂转子Morton效应的试验装置，包括悬臂转子试验系统、转子动力系统和特征参数测量系统；其中，

悬臂转子试验系统包括转子与油路循环部件，转子主轴通过安装在底座上的外伸端轴承座和电机端轴承座支承，主轴的一端套有外伸段轮盘，另一端与转子动力系统连接，主轴上还套有第一跨内段轮盘、第二跨内段轮盘和第三跨内段轮盘；

油路循环部件包括油箱、计量泵、压力表及连接管路；

外伸端轴承座和电机端轴承座的结构相同，每个轴承座的两侧均设置油盒，油盒用于收集轴承两侧的泄油，每个轴承座的底部中间安装定位块，定位块嵌入在底座中部凹槽中，轴承嵌套在轴承座中，并开设进油槽与回油槽，电机端轴承座通过油杯供油，外伸端轴承座使用油箱与计量泵供油，在计量泵与轴承间布置有压力表以实现进口油压的实时监测，以进行油压对Morton效应影响的研究；

特征参数测量系统包括多组传感器，传感器信号经导线连接至多通道数据采集仪。

本发明进一步的改进在于，主轴的两端通过外伸端轴承座和电机端轴承座活动连接，主轴与外伸段轮盘、第一跨内段轮盘、第二跨内段轮盘、第三跨内段轮盘的材料均采用40Cr。