[发明专利]考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台及测试方法

权利要求书

1.一种考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，其特征在于，包括动力驱动系统、静子叶片调节系统、支架系统、工装系统以及测试系统，所述支架系统包括垫块、机匣外部和静子内环，所述机匣外部和静子内环上设有若干预设规格排列的试验轴孔，叶片冠部和根部分别插入机匣外部与静子内环对应的轴孔中，所述静子内环与垫块连接，静子内环能够在垫块的滑槽内滑动，所述动力驱动系统分别与机匣外部以及静子叶片调节系统的输入端相连，所述静子叶片调节系统的构件自由度的约束与真实结构相应部件相同且动力学性能相似，所述工装系统用于叶片和静子内环的气动载荷加载，所述测试系统用于在施加载荷的情况下，获得静子叶片调节机构试验台中的部分构件的动力学响应。

2.根据权利要求1所述的考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，其特征在于，所述动力驱动系统包括伺服电动缸，所述伺服电动缸通过两端的关节轴承分别与机匣外部及静子叶片调节机构系统的驱动臂相连。

3.根据权利要求1所述的考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，其特征在于，所述静子叶片调节机构系统包括第三级曲柄、驱动臂、转轴、连杆、第零级曲柄、拉杆、双头关节轴承、向心关节轴承、摇臂、叶片、联动杆、滑块组件、滑块支座，所述动力驱动系统的输出端与驱动臂相连，所述驱动臂、转轴以及第三级曲柄通过螺钉固连，通过驱动臂带动第三级曲柄定轴转动，所述第三级曲柄通过连杆与第零级曲柄相连，所述第零级曲柄与拉杆相连，所述拉杆与双头关节轴承相连，所述双头关节轴承一条动力传递支链为通过向心关节轴承与摇臂相连，所述摇臂和叶片的冠部相连，另一条动力传递支链为通过联动杆与滑块组件相连。

4.根据权利要求3所述的考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，其特征在于，还包括底板，所述垫块设置在底板上，所述底板上还设有导轨，所述联动杆与滑块组件上的滑块支座铰接，实现联动杆自由度为2，运动副类型为圆柱副，保证同真实静叶调节机构联动环自由度相同。

5.根据权利要求1所述的考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，其特征在于，所述工装系统包括叶片载荷加载装置和静子内环载荷加载装置，所述叶片载荷加载装置包括圆环夹具、二力杆装置、径向力装置和轴向力装置，叶片冠部和根部分别插入机匣与静子内环对应的轴孔中，两处配合位置均设有同真实静叶调节机构系统相同间隙，在叶身中心外部设置所述圆环夹具，所述径向力装置用于为叶身加载始终与发动机轴线平行的径向力，所述轴向力装置用于为叶身中心加载垂直于发动机轴线且平行于机匣孔轴线的轴向力，所述轴向力装置通过二力杆装置作用于圆环夹具上表面；

所述静子内环载荷加载装置包括作用在其上的测力计，所述测力计的输入端设有电动推杆，通过电动推杆的伸缩运动作用于弹簧测力计，从而带动静子内环在垫块滑槽内滑动。

6.根据权利要求2所述的考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台，其特征在于，所述测试系统包括粘于驱动臂和叶片上的惯导传感器，所述驱动臂上的惯导传感器用于测得转轴相对于传感器固定坐标系的方位角以及与方位角对应的角速度和角加速度；所述叶片上的惯导传感器用于测得叶片相对于传感器固定坐标系的方位角以及与方位角对应的角速度和角加速度。

7.一种基于权利要求1～6任一项所述考虑气动载荷的静子叶片调节机构相似多功能试验台的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、获得机构在理想情况、考虑间隙和考虑气动力情况下的动力学模型；

步骤2、给定静子叶片调节机构相似多功能试验台的动力源与所获得的动力学模型相同速度输入且保证运行时间亦相同；

步骤3、通过工装系统对叶片和静子内环进行载荷加载；

步骤4、通过测试系统测得转轴相对于传感器固定坐标系的方位角以及与方位角对应的角速度和角加速度、测得叶片相对于传感器固定坐标系的方位角以及与方位角对应的角速度和角加速度；

步骤5、基于测试系统测得的数据计算转轴的绕轴转动的实际角度和叶片的绕叶冠轴转动的实际角度；

步骤6、通过相似多功能试验台实际测得的数据与动力学模型求解结果进行比对，对模型正确性进行验证。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，设计的动力学模型为考虑间隙的机构动力学模型，具体包括非线性接触力模型、摩擦力模型和磨损模型。