具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台及其方法技术

本发明专利技术提供了一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，包括：变频器、高速电主轴、若干盘轴转子、若干可变刚度支承结构、加热组件、冷却组件、激光转速传感器、电涡流位移传感器以及试验平台。变频器的输出端与高速电主轴电性连接，高速电主轴设置在试验平台上，若干盘轴转子和可变刚度支承结构均设置在高速电主轴上，加热组件和冷却组件设置在每个可变刚度支承结构上，激光转速传感器和电涡流位移传感器均设置在每个盘轴转子的外侧，且通过连接件安装在验平台上。通过加热组件和冷却组件实现快速的升温控制和降温控制，从而实现刚度的快速变化，可以验证不同的支承刚度变化规律对转子共振峰值抑制效果的影响。对转子共振峰值抑制效果的影响。对转子共振峰值抑制效果的影响。

【技术实现步骤摘要】
具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台及其方法


[0001]本专利技术属于柔性转子结构的振动控制
，具体涉及一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台及其方法。

技术介绍

[0002]无论是航空发动机还是地面燃气轮机，转子的振动控制是结构设计需要考虑的重要问题。特别是对于包含多阶临界转速的柔性转子，结构频繁的强烈共振严重影响结构的可靠性和寿命，因此需要采取一定减振措施。一种有效衰减多阶共振峰值的方法是通过调节转子的支承刚度，进而调节临界转速的分布来控制共振峰的位置，进而实现结构的振动控制。
[0003]试验研究的优点在于，可以验证不同的支承刚度变化规律对转子共振峰值抑制效果的影响，验证仿真分析的正确性。现有的基于形状记忆合金的变刚度支承
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转子系统试验装置，一般结构形式相对简单，不具备多盘、多可变支承、多个临界转速的结构特征，对于多个临界转速下的多模态控制，需要协同调整不同的支承度，因此控制规律更加复杂。
[0004]为了能够克服上述缺点，进行复杂的可变刚度支承
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转子系统的振动峰值控制试验，最大程度接近实际工程结构，需要设计一种能够同时模拟多个可变刚度支承、控制转子多阶共振峰值的试验装置，探索多个可变支承的协同变刚度律的控制策略，为变刚度控制律的设计提供技术支撑。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的问题，实现对转子结构多阶共振峰值的控制，提供一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台及其方法；
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，包括：变频器、高速电主轴、若干盘轴转子、若干可变刚度支承结构、加热组件、冷却组件、激光转速传感器、电涡流位移传感器以及试验平台；
[0007]所述变频器的输出端与高速电主轴电性连接，所述高速电主轴设置在试验平台上，若干所述盘轴转子和可变刚度支承结构交替设置在高速电主轴上，所述加热组件和冷却组件设置在每个可变刚度支承结构上，所述激光转速传感器和电涡流位移传感器均设置在每个盘轴转子的外侧，且通过连接件安装在验平台上。
[0008]进一步地，所述可变刚度支承结构包括支承框架、轴承盒、形状记忆合金弹簧以及预紧螺栓；
[0009]所述预紧螺栓穿过支承框架将形状记忆合金弹簧压紧在轴承盒外壁上，所述轴承盒通过轴承与高速电主轴相连接。
[0010]进一步地，所述加热组件包括加热管、固态继电器、温度控制器以及温度传感器；
[0011]所述加热管和温度传感器固定安装在支承框架上，所述温度控制器通过固态继电器与加热管电性连接，所述温度传感器与温度控制器电性连接。
[0012]进一步地，所述冷却组件包括液氮罐、打压泵以及液氮冷却管，所述液氮冷却管的输出端与支承框架相连接，所述液氮罐的输出端与液氮冷却管相连通，所述打压泵的输出端与液氮罐相连接，且打压泵将液氮罐中液氮通过液氮冷却管喷射到每个形状记忆合金弹簧表面。
[0013]进一步地，若干所述盘轴转子均通过钢绳柔性联轴器与高速电主轴相连接。
[0014]进一步地，还包括LMS信号采集系统，所述激光转速传感器和电涡流位移传感器分别与LMS信号采集系统电性相连。
[0015]本专利技术还提供了一种基于具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台的试验方法，包括：
[0016]步骤一：对若干盘轴转子进行动平衡检验；
[0017]步骤二：开启高速电主轴、变频器以及LMS信号采集系统，通过变频器调整盘轴转子的转速；
[0018]步骤三：当需要大的支承刚度时，打开对应支承的加热组件，通过加热管实现形状记忆合金弹簧的加热，当需要小的支承刚度时，打开对应支承的冷却组件，通过液氮喷射在形状记忆合金弹簧的表面，实现降温；
[0019]步骤四：通过激光转速传感器和电涡流位移传感器实时对不同支承刚度下盘轴转子的转速和横向位移数据进行采集，并传输到LMS信号采集系统中进行处理，在对处理后数据进行分析。
[0020]有益效果：
[0021]1、本专利技术所设计的一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，通过采用具有多个形状记忆合金弹簧的可变刚度支承结构，实现更为准确地模拟复杂柔性的振动状态，在多个变刚度支承的条件下，实现对转子的多阶共振峰值的控制。
[0022]2、本专利技术所设计的加热组件和冷却组件，可以快速实现升温和降温控制，有效控制带有形状记忆合金弹簧支承的支承刚度的变化。
[0023]3、本专利技术所设计的可变刚度支承结构，采用多个形状记忆合金弹簧进行支承，使得整个支承结构具有更高的支承刚度变化范围。
[0024]4、本专利技术所设计的可调同心精密预紧螺栓支承结构，可以精准调节每个形状记忆合金弹簧的压缩量，保证转子同心。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台总装图；
[0026]图2为本专利技术的变刚度支承结构装配图；
[0027]图3为本专利技术的加热组件的加热管温升控制系统图；
[0028]图4为本专利技术的冷却组件的液氮冷却管路布局图；
[0029]图5为冷却组件的液氮冷却控制系统图；
[0030]图6为本专利技术的整机控制系统原理图。
[0031]图中：1、高速电主轴，2、盘轴转子，3、可变刚度支承结构，31、支承框架，32、轴承盒，33、形状记忆合金弹簧，34、预紧螺栓，4、加热组件，41、加热管，42、固态继电器，43、温度控制器，44、温度传感器，5、冷却组件，51、液氮罐，52、打压泵，53、液氮冷却管，6、激光转速
传感器，7、电涡流位移传感器，8、试验平台，9、轴承端盖，10、220V交流电源插头，11、液氮出口管，12、液氮总管，13、分流铜管。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0033]如图1所示，本专利技术提供了一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，包括：变频器、高速电主轴1、若干盘轴转子2、若干可变刚度支承结构3、加热组件4、冷却组件5、激光转速传感器6、电涡流位移传感器7以及试验平台8。
[0034]变频器的输出端与高速电主轴1电性连接，高速电主轴1设置在试验平台8上，若干盘轴转子2和若干可变刚度支承结构3均设置在高速电主轴1上。加热组件4和冷却组件5设置在每个可变刚度支承结构3上，激光转速传感器6和电涡流位移传感器7均设置在每个盘轴转子2的外侧，且通过连接件安装在验平台8上。
[0035]本实施例中，高速电主轴1通过底座固定安装在验平台8上。若干盘轴转子2和若干可变刚度支承结构3交替设置在高速电主轴1上。若干盘轴转子2均通过钢绳柔性联轴器与高速电主轴1相连接，每个盘轴转子2的外侧设置有激光转速传感器6和电涡流位移传感器7，用于采集盘轴转子2的转速和横向位移信息。每个可变刚度支承结构3均设置有一个加热组件4和冷却组件5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，其特征在于，包括：变频器、高速电主轴(1)、若干盘轴转子(2)、若干可变刚度支承结构(3)、加热组件(4)、冷却组件(5)、激光转速传感器(6)、电涡流位移传感器(7)以及试验平台(8)；所述变频器的输出端与高速电主轴(1)电性连接，所述高速电主轴(1)设置在试验平台(8)上，若干所述盘轴转子(2)和可变刚度支承结构(3)交替设置在高速电主轴(1)上，所述加热组件(4)和冷却组件(5)设置在每个可变刚度支承结构(3)上，所述激光转速传感器(6)和电涡流位移传感器(7)均设置在每个盘轴转子(2)的外侧，且通过连接件安装在验平台(8)上。2.根据权利要求1所述具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，其特征在于，所述可变刚度支承结构(3)包括支承框架(31)、轴承盒(32)、形状记忆合金弹簧(33)以及预紧螺栓(34)；所述预紧螺栓(34)穿过支承框架(31)将形状记忆合金弹簧(33)压紧在轴承盒(32)外壁上，所述轴承盒(32)通过轴承与高速电主轴(1)相连接。3.根据权利要求2所述具有多个可变刚度支承结构的柔性转子实验台，其特征在于，所述加热组件(4)包括加热管(41)、固态继电器(42)、温度控制器(43)以及温度传感器(44)；所述加热管(41)和温度传感器(44)固定安装在支承框架(31)上，所述温度控制器(43)通过固态继电器(42)与加热管(41)电性连接，所述温度传感器(44)与温度控制器(43)电性连接。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：金福艺，马钰祥，臧朝平，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：