【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机领域中的发动机双转子动力学特性的实验研究，具体是一种高压驱动电机转子与高压电机转子轴一体化设计的航空发动机模拟双转子实验器。
技术介绍
1、航空发动机双转子由于中介支承或共用支承的耦合作用，具有影响因素复杂、耦合作用强、以及模态多致使减振阻尼器难以设计等特点。由于导致发动机的振动因素除了结构外，还涉及到气动、密封、轴承、燃烧等诸多因素，在真实发动机上对上述动力学特性和减振阻尼器进行验证成本较高，且难于进行单因素的精准验证。为此，一般按照结构相近、动力学相似的准则，模拟发动机转动惯量和结构，设计航空发动机模拟双转子，以开展动力学设计方法、动力学特性、阻尼器减振和动平衡等技术的验证实验，其具有成本低、影响因素模拟精准、实施快捷等显著优势。
2、黄锴在202121060641.8的技术专利中公开了一种航空双转子综合振动测试实验台，采用电机或气体涡轮驱动机通过皮带传动组件或锥齿轮组件连接空心轴带动试验台转子旋转。皮带和锥齿轮组件传动效率较低、传动精度较差、结构较为复杂，需要安装较多的附件和支撑结构，对于一些空间受限的应用场合无法应用。
3、王瑞、廖明夫等在“带中介轴承双转子系统‘可容模态’优化设计及实验”[j].推进技术,2023,44(05):247-263.中提出双转子实验器系统结构方案，在第五支点轴承后设置有低压驱动电机，通过柔性联轴器直接驱动低压转子，第二支点轴承与第三支点轴承之间设置有空心结构的高压驱动电机，通过柔性联轴器直接驱动高压转子。在模型相似设计过程中，分别计算低压转子和
4、这是因为双转子模拟实验器方案中高压驱动电机占据了一段轴向位置，使得高压转子系统整体尺寸受到限制而变短，因此模拟双转子实验器低压转子和高压转子无法保持相同的相似比，无法保证模拟双转子实验器系统与原发动机转子在振型和临界转速上比例相似。
5、计算实验器模型在低压激励和高压激励条件下各阶模态的应变能分布，结果表明，高压激励下第四阶模态中，中介轴承应变能占比达到了15.8％，高压激励第四阶模态存在一定的振动风险，造成这个现象的原因是，在发动机模型中，高压主振型模态下的高压轴应变能超过10％，但双转子模拟实验器方案中高压驱动电机占据了一段轴向位置，使得高压转子系统整体尺寸受到限制而变短，刚性大于发动机模型，造成部分应变能集中于中介轴承上。
技术实现思路
1、为克服现有双转子实验器系统结构较为复杂、高低压转子无法保证相同的相似比，模拟双转子实验器系统与原发动机转子在振型和临界转速上无法保证比例相似，部分应变能集中于中介轴承的问题，本专利技术提出了一种航空发动机模拟双转子实验器。
2、本专利技术提出的航空发动机模拟双转子实验器分为带有中介轴承的航空发动机模拟双转子实验器和有共用支承的航空发动机模拟双转子实验器。包括第一支点轴承、第一支撑、第一锥壁、低压风扇盘、第二锥壁、第二支点轴承、第三支点轴承、第二支撑、高压前锥壁、高压压气机盘、高压鼓筒、高压电机转子轴、高压电机转子、高压电机定子、高压电机基座、高压涡轮盘、高压后锥壁、第四支点轴承、低压涡轮盘、低压转轴、第五支点轴承、第三支撑和底座。其中：
3、该第一支撑和第二支撑位于该高压电机转子轴的一端，第三支撑位于该高压电机转子轴的另一端。所述第一支撑与第二支撑之间有低压风扇盘，该低压风扇盘的一个端面上固定有第一锥壁，并使该第一锥壁的支撑套安装在第一支点轴承内；所述第一支点轴承的支承座固定在所述第一支撑的内孔壁面上。该低压风扇盘的另一个端面上固定有第二锥壁，并使该第二锥壁的支撑套安装在第二支点轴承内；所述第二支点轴承的支承座固定在该第二支撑的内孔壁面上。
4、在该第二支撑与所述高压电机转子轴之间有三个高压压气机盘，并通过高压鼓筒将各高压压气机盘之间连接为刚性整体。所述三个高压压气机盘中，位于一边的高压压气机盘的端面固定有高压前锥壁，并使该高压前锥壁的支撑套安装在第三支点轴承中；该第三支点轴承亦通过支承座安装在第二支撑的内孔壁面上；高压压气机盘的另一端面与所述高压电机转子轴一端的支撑锥套固连。
5、在所述中介轴承的航空发动机模拟双转子实验器中，所述高压涡轮盘位于所述高压电机转子轴与低压转轴之间，并通过高压电机转子轴的法兰与该高压涡轮盘端面的法兰固连；该高压涡轮盘另一端端面固定有高压后锥壁，并使该高压后锥壁的支撑套安装在第四支点轴承中；所述第四支点轴承通过支承座安装在该高压后锥壁的外圆周表面，第五支点轴承通过支承座安装在该第三支撑的内圆周表面；所述低压涡轮盘固定在该低压转轴转盘内端面的外缘处。
6、在所述有共用支承的航空发动机模拟双转子实验器中，所述高压涡轮盘位于该高压电机转子轴与低压转轴的转盘之间，并通过高压电机转子轴的法兰与该高压涡轮盘端面的法兰固连；该高压涡轮盘另一端端面固定有高压后锥壁，并使该高压后锥壁的支撑套安装在第四支点轴承中；所述第四支点轴承与第五支点轴承分别通过支承座安装在该第三支撑的内表面，并且该第四支点轴承安装在所述高压后锥壁的外圆周表面，第五支点轴承安装在该低压转轴的外圆周表面；所述低压涡轮盘固定在该低压转轴的转盘的内表面，并使该低压涡轮盘位于该低压转轴内端面的外缘处。
7、所述高压电机转子轴、三个高压压气机盘、高压涡轮盘和低压涡轮盘均套装在所述低压转轴上，与低压转轴同轴配装。
8、所述第二锥壁的支撑套的内圆周表面与该低压轴干涉配合。在第五支点轴承后设置有低压驱动电机，第三支点轴承与第四支点轴承之间设置有与高压电机转子轴同轴的高压驱动电机。
9、在所述有共用支承的航空发动机模拟双转子实验器中，所述第三支撑的两个端面分别有第四支点轴承和第五支点轴承，并使该第四支点轴承套装在所述高压后锥壁的外圆周表面，使该第五支点轴承套装在所述低压转轴的圆周表面。所述低压涡轮盘固定在该低压转轴内端面的外缘处。
10、高压驱动电机包括高压电机转子、高压电机定子和高压电机基座。该高压电机转子轴的外圆周上套装有高压电机转子，所述高压电机转子和高压电机定子位于所述高压电机基座内。
11、所述高压电机转子轴的两端分别与所述高压压气机盘和高压涡轮盘固连；在该高压电机转子轴的一端为外扩的支撑锥套，该支撑锥套外端端口处的有径向的竖直板，形成了与所述高压压气机盘配合的连接板；在该高压电机转子轴的另一端端口处有与所述高压涡轮盘端面连接的法兰。所述高压电机转子被套装在该高压电机转子轴的外圆周表面，高压电机转子与高压电机转子轴同轴安装，并使二者之间过盈配合，并通过该高压电机转子轴上的定位凸台实现该高压电机转子轴向定位。所述高压电机定子被套装在该高压电机转子的外圆周表面，所述高压电机转子与高压电机定子之间有装配间隙。
12、所述三个高压压气机盘的结构相同。各高压压气机盘的中心均有所述低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，分为有中介轴承的航空发动机模拟双转子实验器和有共用支承的航空发动机模拟双转子实验器，包括第一支点轴承(1)、第一支撑(2)、第一锥壁(3)、低压风扇盘(4)、第二锥壁(5)、第二支点轴承(6)、第三支点轴承(7)、第二支撑(8)、高压前锥壁(9)、高压压气机盘(10)、高压鼓筒(11)、高压电机转子轴(12)、高压电机转子(13)、高压电机定子(14)、高压电机基座15、高压涡轮盘(16)、高压后锥壁(17)、第四支点轴承(18)、低压涡轮盘(19)、低压转轴(20)、第五支点轴承(21)和第三支撑(22)；其中：
2.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，高压驱动电机包括高压电机转子(13)、高压电机定子(14)和高压电机基座(15)；该高压电机转子轴(12)的外圆周上套装有高压电机转子，所述高压电机转子和高压电机定子位于所述高压电机基座内。
3.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述高压电机转子轴(12)的两端分别与所述高压压气机盘(10)和高压涡轮盘(16
4.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述三个高压压气机盘(10)的结构相同；各高压压气机盘的中心均有所述低压轴的过孔；各高压压气机盘的两个盘面均为台阶面；在靠近所述过孔处的阶梯差的圆周面为所述高压前锥壁(9)的定位面，靠近各高压压气机盘外缘处的凹槽为连接件安装槽，以所述高压电机转子鼓筒(11)作为三个高压压气机盘的连接件，通过各高压电机转子鼓筒将三个高压压气机盘刚性连接；靠近所述高压电机转子驱动装置的高压压气机盘的连接件安装槽用于安装所述高压电机转子轴(12)的支撑锥套的连接板。
5.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述高压电机转子鼓筒(11)的两端端面处分别有径向凸出的固定板。
6.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述第一支撑(2)、第二支撑(8)和第三支撑(22)结构相同，均为圆环状；在各第一支撑、第二支撑和第三支撑的内圆周表面分别有径向凸出的连接板，并使所述连接板均位于所述各支点轴承的轴承座的外壁面；所述第一支撑的连接板与所述第一支点轴承的轴承座固连，第二支撑的连接板的两端面分别与所述第二支点轴承的轴承座和第三支点轴承的轴承座固连。
7.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述高压前锥壁(9)与高压后锥壁(17)结构相同，并互为镜像；该高压前锥壁与高压后锥壁均为环形件，由等径段和外扩的锥段组成，其等径段的内径孔为所述低压轴的过孔；
8.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述低压风扇盘(4)与高压涡轮盘(18)结构相同，并互为镜像；该低压风扇盘与高压涡轮盘的中心有通孔；在该低压风扇盘两端的盘面上均有所述和第一锥壁和第二锥壁的安装面；在该高压涡轮盘两端的盘面上均有高压后锥壁(17)和高压电机转子轴法兰的安装面。
9.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述第一锥壁(3)和第二锥壁(5)结构相同，并互为镜像；该第一锥壁和第二锥壁均由等径段和外扩的锥段组成，其等径段中心有通孔；所述锥段端头处有径向的连接板。
...【技术特征摘要】
1.一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，分为有中介轴承的航空发动机模拟双转子实验器和有共用支承的航空发动机模拟双转子实验器，包括第一支点轴承(1)、第一支撑(2)、第一锥壁(3)、低压风扇盘(4)、第二锥壁(5)、第二支点轴承(6)、第三支点轴承(7)、第二支撑(8)、高压前锥壁(9)、高压压气机盘(10)、高压鼓筒(11)、高压电机转子轴(12)、高压电机转子(13)、高压电机定子(14)、高压电机基座15、高压涡轮盘(16)、高压后锥壁(17)、第四支点轴承(18)、低压涡轮盘(19)、低压转轴(20)、第五支点轴承(21)和第三支撑(22)；其中：
2.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，高压驱动电机包括高压电机转子(13)、高压电机定子(14)和高压电机基座(15)；该高压电机转子轴(12)的外圆周上套装有高压电机转子，所述高压电机转子和高压电机定子位于所述高压电机基座内。
3.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述高压电机转子轴(12)的两端分别与所述高压压气机盘(10)和高压涡轮盘(16)固连；在该高压电机转子轴的一端为外扩的支撑锥套，该支撑锥套外端端口处的有径向的竖直板，形成了与所述高压压气机盘配合的连接板；在该高压电机转子轴的另一端端口处有与所述高压涡轮盘(16)端面连接的法兰；所述高压电机转子(13)被套装在该高压电机转子轴的外圆周表面，高压电机转子与高压电机转子轴同轴安装，并使二者之间过盈配合，并通过该高压电机转子轴上的定位凸台实现该高压电机转子轴向定位；所述高压电机定子(14)被套装在该高压电机转子的外圆周表面，所述高压电机转子与高压电机定子之间有装配间隙。
4.如权利要求1所述一种航空发动机模拟双转子实验器，其特征在于，所述三个高压压气机盘(10)的结构相同；各高压压气机盘的中心均有所述低压轴的过孔；各高压压气机盘的两个盘面均为台...
【专利技术属性】
技术研发人员：王四季，陈佳窈，刘源，张晋琪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。