双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置，包括内外转子、测试系统；内转子从外转子内穿过，内外转子安装在移动式轴承座上；内外转子上设有多级可拆卸对开式圆盘，圆盘端面上开有多个环形槽，配重块采用螺栓拧入环形槽内的防松螺母中固定；测试系统包括加速度传感器、电涡流位移传感器及控制柜。本发明专利技术基于转子临界转速与振型相似原则，通过移动圆盘在光轴上位置、调整移动式轴承座位置、更换圆盘大小等方式，匹配模拟出实际涡轴发动机压气机、燃气涡轮和自由涡轮的动力学特性，多个转盘不平衡大小、轴向位置、相位差参数及相互间的任意组合形式，实现多种双转子机型结构形式下涡轴发动机转子不同阶次振型不平衡特性模拟。

Unbalanced Characteristic Simulating Device and Design Method for Turboshaft Engine with Double Rotor Structure

The invention discloses a dual-rotor turboshaft engine unbalance characteristic simulation device, which includes an internal and external rotor and a test system; the internal rotor passes through the external rotor and the internal and external rotors are installed on a movable bearing seat; the internal and external rotors are equipped with a multi-stage dismountable and opposite disc, a plurality of annular grooves are opened on the end face of the disc, and the counterweight block is screwed into a loosening nut in the annular groove by bolts. Fixed; test system includes acceleration sensor, eddy current displacement sensor and control cabinet. Based on the principle of rotor critical speed and vibration mode similarity, the dynamic characteristics of compressor, gas turbine and free turbine of turboshaft engine, unbalanced size, axial position, phase difference parameters of multiple rotating discs and any combination form among them are matched and simulated by moving the disc on the optical axis, adjusting the position of the movable bearing seat and replacing the disc size. The unbalanced characteristics of turboshaft engine rotors with different order modes are simulated under various dual-rotor structures.

【技术实现步骤摘要】
双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置及其设计方法
本专利技术涉及电机领域，特别涉及一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置及其设计方法。
技术介绍
双转子涡轴发动机是目前直升机动力系统的主要结构形式。为提高功重比，这类发动机结构设计往往非常紧凑，尺寸小，连接零部件多，而由于各零部件材料的非均匀性、加工误差、装配偏差，以及它们之间连接状态会随着涡轴发动机转子运行温度场梯度而改变这种独有特性，极易导致涡轴发动机中压气机、燃气涡轮和自由涡轮产生复杂的不平衡状态及其多种组合形式下的振动，由于涡轴发动机转子细长，工作运行在二阶临界转速之上，常常激发强烈的一阶、二阶振型不平衡(即力不平衡与力偶不平衡)振动；另一方面，由于涡轴发动机支承中含有鼠笼式弹性支承和挤压油膜阻尼器等非线性零部件，使得复杂的不平衡特性在非线性因素影响下变得更加突出。目前涡轴发动机双转子不平衡振动特性主要采用仿真分析方法，由于挤压油膜阻尼器、弹性支撑等动力学边界条件难以确定，仿真分析结果还需大量实验进行验证，因此有必要设计相应的模拟实验台进行涡轴发动机双转子结构不平衡特性研究。目前，通常涡轴发动机转子实验台针对某一类涡轴发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置的设计方法，包括以下步骤：（1）根据涡轴发动机双转子实际结构形式，基于转子动力学相似的设计原则，将转子简化为简支梁，则转子的临界转速

【技术特征摘要】
1.一种双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置的设计方法，包括以下步骤：（1）根据涡轴发动机双转子实际结构形式，基于转子动力学相似的设计原则，将转子简化为简支梁，则转子的临界转速公式为：其中k为刚度，m为质量，g为重力加速度，为圆盘重量引起静挠度,其中F为载荷，l为跨距，EI为弯曲刚度；由此可知，通过改变质量、刚度、跨距以及载荷分布，即可调整转子系统的临界转速；（2）通过移动圆盘在轴上的位置，以及改变轴承座之间的距离来改变转子系统的刚度；通过改变圆盘的大小来改变质量m；通过调整轴承座的位置来改变跨距l；通过调整圆盘在光轴上的质量分布来改变载荷F；调整与匹配圆盘、轴承座、直线光轴的基本尺寸与相对位置，使设计的模拟实验装置前两阶转子临界转速与工作转速之比等于被模拟的涡轴发动机转子前两阶转子临界转速与工作转速之比；（3）外转子一阶振型为筒形刚体振型，二阶振型为双锥形刚体振型；内转子一阶振型为没有节点的弯曲振型，二阶振型为一个节点的弯曲振型；根据原型机振型，使模拟实验装置转子和原型机对应的转子前两阶振型相似；靠近振型偏离轴线中心最大处对不平衡敏感度最高，添加不平衡效果最明显，得到不平衡特性最佳。2.根据权利要求1所述的设计方法设计的双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置，用于模拟具有双转子结构形式的涡轴发动机压气机、燃气涡轮、自由涡轮转子不同阶次振型不平衡特性，其特征在于：包括基座、可移动式轴承座、内转子、外转子、可拆卸对开式圆盘、测试系统、第一电机和第二电机；第一电机通过联轴器和内转子相连，内转子从外转子内穿过，内转子和外转子两端均通过可移动式轴承座安装在基座上；外转子上套设第一皮带轮，外转子上的模拟压气机区内、外转子上的模拟燃气涡轮区内、内转子上的模拟自由涡轮区内均设有可拆卸对开式圆盘；第二电机和第二皮带轮相连，第二皮带轮通过皮带带动外转子上的第一皮带轮，从而驱动外转子；测试系统包括用于测量内转子转速的第一齿盘、用于测量外转子转速的第二齿盘、用于测量内转子相位的第一键相盘、用于测量外转子相位的第二键相盘、加速度传感器、电涡流传感器和控制柜，第一齿盘和第一键相盘安装在内转子两端；第二齿盘和第二键相盘安装在外转子两端；加速度传感器安装在可移动式轴承座上，多个电涡流传感器分别安装在内转子和外转子空隙处；加速度传感器、电涡流传感器采集信号通过光缆传输到控制柜，同时控制柜控制内转子和外转子的转速。3.根据权利要求2所述的双转子结构涡轴发动机不平衡特性模拟装置，其特征在于：所述可拆卸对开式圆盘沿竖直方向剖开...

【专利技术属性】
技术研发人员：宾光富，廖子豪，郭帅平，毛征宇，王维民，王钢，李鸿光，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43