CN112229612B - 一种挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置及加载方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种挤压油膜阻尼器‑转子试验系统油膜静偏心加载装置，包括挤压油膜阻尼器‑转子试验器、绳索保持器、定滑轮、加载托盘、绳索。绳索保持器安装在转轴上；绳索保持器包括围绕并固定在转轴上的两个圆环状夹持块，固定于两个夹持块之间的第二轴承、围绕第二轴承安装的绳索固定环；所述绳索的一端挂在固定环上并穿过定滑轮，绳索的另一端向下延伸并挂有加载托盘，加载托盘内放置砝码，通过加载不同质量的砝码，即可使指定挤压油膜阻尼器产生不同的静偏心率，相较于传统的加载手段，本发明不需要加工多组阻尼器外壳，减少了总的零件个数，降低了试验成本。本发明还公开了使用该加载装置的加载方法。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机领域，特别是航空发动机转子-支承系统动力特性试验研究领域。
背景技术
航空发动机作为飞机的“心脏”，其安全性和可靠性一直被广受关注。转子-支承系统作为航空发动机的核心部件，其振动特性对于航空发动机的整体性能起着关键性作用，而统计数据也表明，航空发动机结构强度故障90％以上是由振动导致或者与振动有关，目前航空发动机支承结构多采用滚动轴承+弹性支承+挤压油膜阻尼器的组合方案。
挤压油膜阻尼器因其结构简单，占用空间小，减振效果好而得到了广泛的应用，然而在实际应用中，加工误差、装配误差、转子自重以及机动飞行等因素难免使挤压油膜阻尼器出现静偏心。静偏心的存在会影响转子-支承系统的动力特性，严重时甚至会影响到转子系统的安全平稳运转，从而导致整个发动机的失效。
挤压油膜阻尼器静偏心条件下的转子-支承动力特性研究是目前航空发动机研究领域的重点问题之一，而进行转子-支承系统试验则是研究该问题的一种有效技术手段，在试验台上准确实现指定油膜偏心率的加载则是进行该试验的先决条件。
目前在试验器上实现不同的油膜偏心率加载的主要手段为预加工不同偏心率的油膜外壳，需要加工大量的零件以实现不同的偏心率，同时每完成一组试验需要更换油膜外壳，试验过程中也需要多次装拆，效率较低。此外，受限于加工精度和每次装配上的不确定性，偏心率加载精度较低，试验重复性较低。
故，需要一种新的加载装置和加载方法以解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明提供一种无需多加工额外油膜外壳且无需多次装拆即可实现不同静偏心率的加载装置。
本发明同时提供了该种加载装置的加载方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置可采用以下技术方案。
一种挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，包括挤压油膜阻尼器-转子试验器、绳索保持器、定滑轮、加载托盘、绳索；
所述挤压油膜阻尼器-转子试验器包括转轴、驱动转轴转动的电机、安装在转轴上的挤压油膜阻尼器；挤压油膜阻尼器包括围绕转轴的第一轴承、围绕第一轴承安装的鼠笼弹支、阻尼器外壳、分别位于第一轴承两侧并与阻尼器外壳密封固定的两个挡油环；所述鼠笼弹支、阻尼器外壳、两个挡油环之间形成空间，该空间中注油形成挤压油膜；
所述绳索保持器同样安装在转轴上；绳索保持器包括围绕并固定在转轴上的两个圆环状夹持块，固定于两个夹持块之间的第二轴承、围绕第二轴承安装的绳索固定环；所述绳索的一端挂在固定环上并穿过定滑轮，绳索的另一端向下延伸并挂有加载托盘，加载托盘内放置砝码。
进一步的，所述定滑轮安装在墙壁或者支撑架上。
进一步的，所述绳索固定环的外表面沿轴向设有向内凹陷的绳索卡槽。
进一步的，还包括底座及固定在底座上的两个支座，两个支座设有通孔，所述转轴穿过两个支座，且挤压油膜阻尼器固定在支座的通孔中。
进一步的，所述绳索保持器安装于需要进行静偏心条件下的挤压油膜阻尼器附近。
进一步的，所述转轴上还设有轮盘，该轮盘与转轴同轴并位于两个支座之间。
有益效果：
在本发明中，通过加载不同质量的砝码，即可使指定挤压油膜阻尼器产生不同的静偏心率，相较于传统的加载手段中预加工不同偏心率的油膜外壳，本发明不需要加工多组阻尼器外壳，减少了总的零件个数，降低了试验成本；
在本发明中，改变偏心率只需要增加或减少砝码的质量，避免了更换零件，节约了试验时间，同时减低了试验器各零件在装拆过程中损坏的风险；
在本发明中，转子-支承试验器只需要进行一次安装，避免了传统加载手段中的反复装拆问题，同时避免了每次装拆过程引入的不可控因素，试验数据重复性好；
本发明结构简单，安装方便，通用性强，可广泛应用于实验室大、中、小型转子-支承系统挤压油膜阻尼器静偏心条件下的试验研究方案中。
而使用上述挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置的加载方法采用的技术方案是，包括以下步骤：
(1)安装挤压油膜阻尼器-转子试验器，并将绳索保持器固定在需要进行油膜静偏心试验的阻尼器附近，轴承内滚道两边用夹持块轴向固定；
(2)将绳索位于绳索保持器与定滑轮之间的调整为水平拉紧状态，绳索位于定滑轮和加载托盘之间的调整为竖直拉紧状态；
(3)根据已知的挤压油膜阻尼器半径间隙，计算指定偏心率下的转轴径向位移：转轴径向位移＝偏心率*油膜间隙；
(4)根据步骤(3)得到的转轴径向位移，计算需施加在转轴的径向力：径向力＝弹性支承刚度*转轴径向位移；
(5)根据步骤(4)得到的需施加在转轴的径向力，计算加载托盘中所需施加的砝码质量大小：砝码质量＝径向力/g-加载托盘质量，g为当地重力加速度值；
(6)将对应的砝码质量加载到托盘中，系统稳定后即可开展指定偏心率下的挤压油膜阻尼器-转子试验；
(7)根据下一个偏心率重复步骤(3)～(6)，完成其他偏心率下的挤压油膜阻尼器-转子试验有益效果：本发明提供的翼伞绳操纵力调节与测量装置通过丝杠在电机的驱动下带动滑块沿竖直方向运动，从而实现伞绳长度的调节，并通过力传感器可测量出伞绳的操纵力。本发明结构简单，安装使用方便，可广泛应用于翼伞绳操纵力的调节与测量中。
附图说明
图1为本发明一种挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置的整体结构示意图；
图2为本发明中挤压油膜阻尼器-转子试验器的结构示意图；
图3为本发明中绳索保持器的结构示意图；
图4为本发明中挤压油膜阻尼器结构示意图；
图5为本发明中静偏心条件下的挤压油膜阻尼器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明装置和方法的优选实施方式作进一步完整、详细的描述。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请结合图1所示，本发明提供一种挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置。加载装置包括试验台1、挤压油膜阻尼器-转子试验器2、绳索保持器3、定滑轮4、加载托盘5、绳索6。所述的挤压油膜阻尼器-转子试验器2通过支座21、支座22安装于水平放置的试验台1上，每个支座通过4个地脚螺栓固定于试验台1上，绳索保持器3安装于需要进行静偏心条件下的挤压油膜阻尼器23附近，尼龙绳索一端固定于绳索保持器3上，另一端水平向侧面延伸，绕过定滑轮4，继续竖直向下延伸连接加载托盘5。本实施例中，所述的绳索为尼龙绳。
请结合图4所示，所述挤压油膜阻尼器-转子试验器包括支座21、支座22、驱动电机支座25、联轴器26、转轴27、轮盘28、驱动转轴27转动的电机24、安装在转轴27上的挤压油膜阻尼器23。驱动电机24通过驱动电机支座25固定于试验台1上，驱动电机24与驱动电机支座25之间通过6个螺栓连接，驱动电机支座25与试验台1之间通过4个地脚螺栓连接，驱动电机24与转轴27通过联轴器26传递扭矩，轮盘28固定于转轴27之上。挤压油膜阻尼器23包括围绕转轴的第一轴承76、围绕第一轴承76安装的鼠笼弹支72、阻尼器外壳71、分别位于第一轴承76两侧并与阻尼器外壳71密封固定的两个挡油环74；所述鼠笼弹支72、阻尼器外壳71、两个挡油环74之间形成空间75，该空间75中注油形成挤压油膜。第一轴承76与转轴27内滚道过渡配合并通过螺母77压紧。第一轴承76外滚道与鼠笼弹支72过渡配合并通过螺母78压紧。第一轴承为转子轴承。
请结合图3所示，所述绳索保持器3同样安装在转轴上；绳索保持器包括围绕并固定在转轴上的两个圆环状夹持块34、35，固定于两个夹持块之间的第二轴承31、围绕第二轴承31安装的绳索固定环32。所述绳索6的一端挂在固定环上并穿过定滑轮4，绳索的另一端向下延伸并挂有加载托盘5，加载托盘内放置砝码(未图示)。绳索卡槽32与第二轴承31外滚道为过渡配合，并通过固定螺母33压紧轴向定位，第二轴承31内滚道与转轴27为过渡配合，两边采用夹持块34、夹持块35轴向固定。所述绳索固定环32的外表面沿轴向设有向内凹陷的绳索卡槽，用以定位绳索6，避免绳索6脱落。
请结合图5所示，当采用本发明进行试验时，在加载托盘5中放置所需质量的砝码，静偏心条件下的挤压油膜阻尼器23。即如图5所示，图中转轴27及与其配合的第一轴承76，鼠笼弹支72不再位于阻尼器外壳71中心，而是存在一定的静偏心。
使用上述加载装置的加载方法包括以下步骤：
(1)安装挤压油膜阻尼器-转子试验器，并将绳索保持器固定在需要进行油膜静偏心试验的阻尼器附近，轴承内滚道两边用夹持块轴向固定；
(2)将绳索位于绳索保持器与定滑轮之间的调整为水平拉紧状态，绳索位于定滑轮和加载托盘之间的调整为竖直拉紧状态；
(3)根据已知的挤压油膜阻尼器半径间隙，计算指定偏心率下的转轴径向位移：转轴径向位移＝偏心率*油膜间隙；
(4)根据步骤(3)得到的转轴径向位移，计算需施加在转轴的径向力：径向力＝弹性支承刚度*转轴径向位移；
(5)根据步骤(4)得到的需施加在转轴的径向力，计算加载托盘中所需施加的砝码质量大小：砝码质量＝径向力/g-加载托盘质量，g为当地重力加速度值；
(6)将对应的砝码质量加载到托盘中，系统稳定后即可开展指定偏心率下的挤压油膜阻尼器-转子试验；
(7)根据下一个偏心率重复步骤(3)～(6)，完成其他偏心率下的挤压油膜阻尼器-转子试验。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，其特征在于：包括挤压油膜阻尼器-转子试验器、绳索保持器、定滑轮、加载托盘、绳索；
所述挤压油膜阻尼器-转子试验器包括转轴、驱动转轴转动的电机、安装在转轴上的挤压油膜阻尼器；挤压油膜阻尼器包括围绕转轴的第一轴承、围绕第一轴承安装的鼠笼弹支、阻尼器外壳、分别位于第一轴承两侧并与阻尼器外壳密封固定的两个挡油环；所述鼠笼弹支、阻尼器外壳、两个挡油环之间形成空间，该空间中注油形成挤压油膜；
所述绳索保持器同样安装在转轴上；绳索保持器包括围绕并固定在转轴上的两个圆环状夹持块，固定于两个夹持块之间的第二轴承、围绕第二轴承安装的绳索固定环；所述绳索的一端挂在固定环上并穿过定滑轮，绳索的另一端向下延伸并挂有加载托盘，加载托盘内放置砝码。
2.如权利要求1所述的挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，其特征在于：所述定滑轮安装在墙壁或者支撑架上。
3.如权利要求1或2所述的挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，其特征在于：所述绳索固定环的外表面沿轴向设有向内凹陷的绳索卡槽。
4.如权利要求3所述的挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，其特征在于：还包括底座及固定在底座上的两个支座，两个支座设有通孔，所述转轴穿过两个支座，且挤压油膜阻尼器固定在支座的通孔中。
5.如权利要求4所述的挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，其特征在于：所述绳索保持器安装于需要进行静偏心条件下的挤压油膜阻尼器附近。
6.如权利要求5所述的挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置，其特征在于：所述转轴上还设有轮盘，该轮盘与转轴同轴并位于两个支座之间。
7.一种使用如权利要求1至6中任一项所述的挤压油膜阻尼器-转子试验系统油膜静偏心加载装置的加载方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)安装挤压油膜阻尼器-转子试验器，并将绳索保持器固定在需要进行油膜静偏心试验的阻尼器附近，轴承内滚道两边用夹持块轴向固定；
(2)将绳索位于绳索保持器与定滑轮之间的调整为水平拉紧状态，绳索位于定滑轮和加载托盘之间的调整为竖直拉紧状态；
(3)根据已知的挤压油膜阻尼器半径间隙，计算指定偏心率下的转轴径向位移：转轴径向位移＝偏心率*油膜间隙；
(4)根据步骤(3)得到的转轴径向位移，计算需施加在转轴的径向力：径向力＝弹性支承刚度*转轴径向位移；
(5)根据步骤(4)得到的需施加在转轴的径向力，计算加载托盘中所需施加的砝码质量大小：砝码质量＝径向力/g-加载托盘质量，g为当地重力加速度值；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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