[发明专利]小型航空发动机多点碰摩故障模拟实验装置

摘要

一种小型航空发动机多点碰摩故障模拟实验装置。其包括转子系统、驱动系统、碰摩系统、支撑系统和测控系统。转子系统采用离心式压气机和叶盘一体结构轴流式涡轮，与小型航空发动机真实结构一致；驱动系统包括电机、增速器和磁粉制动器；碰摩系统包括压气机碰摩结构、涡轮碰摩结构和转动轴碰摩结构，各结构都为独立结构，可相互组合实现多位置和多形式耦合碰摩；测控系统包括电机转速控制器、电机综合保护器、数据采集器、位移传感器和振动加速度传感器，采用电机综合保护器防止电机在高负载下的损坏。本发明能够较为真实模拟小型航空发动机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。

主权项

1.一种小型航空发动机多点碰摩故障模拟实验装置，所述的实验装置包括转子系统、碰摩系统、驱动系统、支撑系统和测控系统；其中支撑系统包括左轴承座(20)、右轴承座(7)、左传感器支架(3)、中传感器支架(6)、右传感器支架(9)、实验台基座(18)和减振支撑(19)；所述的实验台基座(18)水平设置，底面四个角部分别安装一个减振支撑(19)；左传感器支架(3)、左轴承座(20)、中传感器支架(6)、右轴承座(7)和右传感器支架(9)从左至右间隔距离安装在实验台基座(18)的表面中部；左轴承座(20)和右轴承座(7)上分别安装有滚动轴承；转子系统包括压气机(14)、转动轴(16)、涡轮(29)、左转接轴(13)、右转接轴(17)、左联轴器(2)和右联轴器(10)；其中压气机(14)为离心式压气机，其上设有轮盘(37)，轮盘(37)上带有叶片(36)；涡轮(29)采用叶盘一体结构，其上带有涡轮叶片(30)；转动轴(16)水平设置，两侧支撑部位分别安装在左轴承座(20)和右轴承座(7)的轴承上，左右两端部分别安装压气机(14)和涡轮(29)；左转接轴(13)安装在压气机(14)左侧，左右端分别连接左联轴器(2)与转动轴(16)的左端；右转接轴(17)安装在涡轮(29)的右侧，左右端分别连接转动轴(16)的右端与右联轴器(10)；碰摩系统包括安装在压气机(14)上轮盘(37)外侧的压气机碰摩结构(5)、安装在涡轮(29)外侧的涡轮碰摩结构(8)和安装在转动轴(16)外侧的转动轴碰摩结构(15)；驱动系统包括电机(12)、增速器(11)和磁粉制动器(1)；其中电机(12)的输出轴与增速器(11)输入轴连接，增速器(11)的输出轴与右联轴器(10)的右端连接；磁粉制动器(1)的输入轴与左联轴器(2)的左端连接；测控系统包括电机转速控制器、电机综合保护器、数据采集器、多个位移传感器和多个振动加速度传感器；其中电机转速控制器和电机综合保护器均与电机(12)电连接；左传感器支架(3)、中传感器支架(6)和右传感器支架(9)上分别沿轴向和径向安装两个位移传感器，左轴承座(20)、右轴承座(7)和实验台基座(18)上分别安装一个振动加速度传感器，并且所有位移传感器和振动加速度传感器均与数据采集器电连接；数据采集器外接显示器或数据接收设备；其特征在于：所述的压气机碰摩结构(5)包括压气机碰摩支撑(25)、碰摩卡环(21)、碰摩螺钉(23)、调节螺钉(22)和压气机罩壳(4)；其中压气机碰摩支撑(25)的下端放置在位于轮盘(37)下方的实验台基座(18)表面，内孔圆周面上形成有一个环形凹槽，圆周壁上沿径向均布有4个与环形凹槽相连通的碰摩螺纹孔，同时在圆周壁上沿垂直和水平方向布有3个与环形凹槽相连通的调节螺纹孔，分别用于安装4个碰摩螺钉(23)和3个调节螺钉(22)；压气机碰摩支撑(25)的圆周壁上沿轴向形成有多个安装孔(24)，并利用带压缩弹簧(39)的安装螺栓(28)将压气机罩壳(4)安装在压气机碰摩支撑(25)的侧面；碰摩卡环(21)为弹性卡环，外径尺寸大于压气机碰摩支撑(25)的内孔直径，安装在压气机碰摩支撑(25)的环形凹槽内，底部开口并设有锁紧凸台，锁紧凸台上设有安装孔，并通过锁紧螺栓螺母(26)调节开口大小，即调整碰摩卡环(21)的内径大小，同时碰摩卡环(21)上与碰摩螺钉(23)和调节螺钉(22)相对应的位置形成有4个碰摩通孔和3个调节沉孔；压气机(14)上的轮盘(37)设置在碰摩卡环(21)的内部。