[发明专利]一种多盘螺栓连接转子碰摩实验台及其测试方法

权利要求书

1.一种多盘螺栓连接转子碰摩实验台，其特征在于，所述的多盘螺栓连接转子碰摩实验台主要由电气驱动及控制系统(A)、高压转子系统(B)、碰摩系统(C)、测试传感系统(D)和基座(15)组成；

所述的基座(15)上安装有多颗螺栓用于固定电机支架(3)、轴承座支架(10)、电涡流传感器支架(14)和碰摩装置支架(13)；且基座(15)上设有滑轨(11)；

所述的电气驱动及控制系统(A)包括通过与电控箱支架固定安装于地面的电控箱(1)与电控箱(1)驱动的转子变频电机(2)；所述电控箱(1)通过变频器调节转子变频电机(2)的转速以实现对不同转速下的碰摩测试；转子变频电机(2)固定于过电机支架(3)上，电机支架(3)通过螺栓固定于基座(15)上；转子变频电机(2)通过柔性联轴器(9)将扭转传递给高压转子系统(B)；

所述的高压转子系统(B)，主要由转轴、多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)、高压涡轮盘(16)、三个轴承座支架(10)、第一轴承与轴承座(4)、第二轴承与轴承座(6)、第三轴承与轴承座(8)组成；

所述多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)由两个带裙边的毂筒与四个转子通过对合组成，各毂筒与转子分别通过止口进行辅助对中；同时毂筒边沿设有一圈沉头螺孔，毂筒与转子通过长螺栓连接；两毂筒与转轴过盈配合，且毂筒中心设有螺孔通孔，通过螺栓与转轴连接以保证配合的紧密度；

所述转轴共两根，其中一根转轴的一端与多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)的一个毂筒中心通孔过盈配合形成整体并通过第一轴承与轴承座(4)和一个轴承座支架(10)固定于基座(15)上，另一端与柔性联轴器(9)相连，另一根转轴的一端与多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)的另一个毂筒中心过盈配合形成整体并通过第二轴承与轴承座(6)、第三轴承与轴承座(8)和两个轴承座支架(10)固定于基座(15)上；高压涡轮盘(16)通过平行键安装于第二轴承与轴承座(6)、第三轴承与轴承座(8)之间的转轴上；

所述的碰摩系统(C)主要由碰摩装置(12)与碰摩装置支架(13)组成，碰摩装置支架(13)通过螺栓固定于基座(15)的滑轨(11)内，使碰摩系统(C)可沿转轴轴向位置滑动，分别进行多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)及高压涡轮盘(16)的碰摩实验测试；

所述碰摩装置(12)，主要由固定装置(20)、碰摩间隙调节螺栓(19)、碰摩间隙调节螺母(18)、碰摩间隙锁紧螺母(17)、外弹簧(25)、内弹簧(24)、弹簧限位器(23)、伸缩杆(26)、碰摩模拟装置(27)、弹簧限位螺母(21)和弹簧限位锁紧螺母(22)组成；固定装置(20)的下部设有多个螺纹孔，通过螺栓与碰摩装置支架(13)顶部侧面相固定；固定装置(20)和弹簧限位器(23)为竖向的平板结构，相对布置，二者均设有多个相对应的通孔，固定装置(20)通过多个碰摩间隙调节螺栓(19)和碰摩间隙调节螺母(18)与弹簧限位器(23)连接，碰摩间隙锁紧螺母(17)位于碰摩间隙调节螺母(18)外侧，二者形成双螺母形式，实现对碰摩间隙的锁紧；固定装置(20)和弹簧限位器(23)的中部设有横向的圆筒结构作为弹簧罩，两个弹簧罩的位置相对应，且固定装置(20)上的弹簧罩直径大于弹簧限位器(23)上的弹簧罩直径，固定装置(20)上的弹簧罩的前端包裹弹簧限位器(23)上的弹簧罩的前端，弹簧罩的前端和尾端均为开口结构，且弹簧限位器(23)上的弹簧罩前端设有卡口；内弹簧(24)置于弹簧限位器(23)上的弹簧罩内；外弹簧(25)置于固定装置(20)上的弹簧罩内，且前端位于弹簧限位器(23)上的弹簧罩外侧；伸缩杆(26)的前端设有卡口，下端为螺纹表面，伸缩杆(26)的前端依次穿过外弹簧(25)和内弹簧(24)，伸缩杆(26)的前端的卡口以及弹簧限位器(23)上的弹簧罩前端的卡口将内弹簧(24)限制在弹簧罩内，弹簧限位螺母(21)和弹簧限位锁紧螺母(22)位于固定装置(20)的外侧且位于伸缩杆(26)的中部，形成双螺母形式，实现外弹簧(25)和内弹簧(24)的锁紧；伸缩杆(26)的尾端与碰摩模拟装置(27)通过螺纹连接，实现与高压转子系统(B)的单点碰摩及转子-机匣碰摩的模拟；通过旋紧与放松碰摩间隙调节螺母(18)实现固定装置(20)与弹簧限位器(23)间距的调节，同时弹簧限位器(23)将推动外弹簧(25)移动，外弹簧(25)推动弹簧限位螺母(21)实现对伸缩杆(26)的控制，从而实现对碰摩模拟装置(27)与高压转子系统(B)的碰摩间隙调节；且通过更换不同线径的外弹簧(25)进行碰摩刚度调节；

所述的测试传感系统(D)，主要由电涡流传感器支架(14)、电涡流传感器(7)、加速度传感器、距离传感器、功率放大器和LMS振动测试系统组成；

所述的电涡流传感器(7)安装在电涡流传感器支架(14)上，共有3组，分别位于第一轴承与轴承座(4)与多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)之间且靠近毂筒一侧、第二轴承与轴承座(6)与多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)之间且靠近毂筒一侧、第二轴承与轴承座(6)与高压涡轮盘(16)之间且靠近高压涡轮盘(16)一侧；所述电涡流传感器支架(14)均为П型结构，其两侧和顶部均设有通孔，用于安装电涡流传感器(7)同时便于后期加装其他传感器；

所述加速度传感器布置等间距安装于靠近多盘-毂筒-螺栓连接结构(5)的转轴上，并通过功率放大器与LMS振动测试系统相连接；所述的LMS振动测试系统用于测试转子系统的振型、固有频率等固有特性的测试；所述的LMS振动测试系统用于采集数据，通过功率放大器与电涡流传感器(7)和加速度传感器相连，且LMS振动测试系统计算机相连实现数据实时传输；所述的距离传感器置于碰摩模拟装置(27)内，用于测量碰摩模拟装置与碰撞位置的距离，并与计算机相连实时上传距离数据，实现碰摩间隙的精确调节。