CN116202718A - 一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请属于发动机试验技术领域，具体涉及一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置。该装置包括转子轴(7)，第一端通过第一支座(11)及第二支座(12)支撑，第二端通过第三支座(13)支撑；悬臂盘，固定在转子轴(7)的第一端，用于模拟动力涡轮盘；弹性支承(6)，其包括环板(61)及支臂(62)，环板(61)的内端转动连接转子轴(7)，环板(61)的外端与第一支座(11)之间形成油膜腔(63)，支臂(62)连接第二支座(12)；第一支座(11)为高度可调支座，其上具有贯穿油膜腔(63)的通孔。本申请实现了与实际结构相似和动力学相似，能够开展真实尺寸的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验研究。

Description

一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置

技术领域

本申请属于发动机试验技术领域，具体涉及一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置。

背景技术

航空发动机/航改燃机整机振动直接影响到寿命及安全，统计表明结构强度故障90％以上是由振动导致或与振动有关。航机/燃机结构复杂，工作情况恶劣，能够影响整机振动的因素很多，而采用弹支-阻尼器结构是减小发动机振动、提高其稳定性最有效的方法，弹支阻尼器是指通过弹性结构支撑转子轴，同时弹性结构还与发动机壳体之间形成油膜孔，通过注入油液来提供振动阻尼。因此发明一款研究挤压油膜阻尼器振动抑制效果的转子系统振动试验装置具有较高工程意义。

现有的研究主要是集中于缩比小型试验器，没有考虑结构相似和动力学相似，试验结果工程意义不大，且普遍不能考虑初始偏心和预调同心影响，无法完成该类试验研究，其缺点主要表现在：

1)均没有达到与实际结构相似和动力学相似。从结构尺寸上看，在缩比的小试验器上开展的振动抑制研究结果，对挤压油膜阻尼器这样一个具有高度动力学非线性的结构借鉴意义不大。而不考虑动力学相似的转子试验器本身就偏离了直接工程应用的可能。

2)现有技术方案没有考虑到转子重力条件下阻尼器初始偏心和预调同心影响，不能实现相关试验研究。

发明内容

为了解决上述问题之一，本申请提供了一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，主要包括：

转子轴，包括第一端及第二端，在所述第一端处通过第一支座及第二支座转动支撑，在所述第二端处通过第三支座转动支撑，所述第二端通过联轴器连接动力输入装置；

悬臂盘，固定在转子轴的第一端，用于模拟动力涡轮盘；

弹性支承，其包括环板及沿环板周向分布的多个支臂，环板的内端转动连接转子轴，环板的外端与第一支座之间形成油膜腔，支臂沿与环板轴向平行的方向延伸，其一端连接环板的外端，另一端连接在第二支座上；

所述第一支座为高度可调支座，所述第一支座上具有贯穿所述油膜腔的通孔，油膜腔通过所述通孔连接供油系统。

优选的是，所述弹性支承与所述转子轴通过第一深沟球轴承连接。

优选的是，所述第三支座具有轴承座，通过第二深沟球轴承连接转子轴。

优选的是，所述悬臂盘包括第一悬臂盘及第二悬臂盘，两个悬臂盘同轴安装在所述转子轴的第一端。

优选的是，第一悬臂盘套接在转子轴上，其与转子轴的外壁之间设置有第一锥套，第一锥套的壁厚的一端设置有外环壁，第一锥套的外环壁与第一悬臂盘之间通过拉紧螺栓拉紧。

优选的是，所述第二悬臂盘套接在转子轴上，其与转子轴的外壁之间设置有第二锥套，第一锥套的壁厚的一端设置有外环壁，第二锥套的外环壁与第二悬臂盘之间通过拉紧螺栓拉紧。

优选的是，所述悬臂盘上设置有沿周向布置的多个螺栓孔，通过安装适配数量或重量的配重螺栓调整所述悬臂盘的不平衡量。

优选的是，还包括若干垫片，通过所述垫片调节所述第一支座的高度。

本申请的发明点在于：

结构相似：该试验装置模拟某燃机动力涡轮结构，采用带悬臂盘的两支点转子结构，悬臂盘(带有不平衡加载结构)用以模拟多级动力涡轮结构，在靠近悬臂盘端的支点设置鼠笼弹支和挤压油膜阻尼器结构，弹支-阻尼器结构尺寸与实际尺寸相同，刚性支座用以提供稳定的转子系统支撑。

动力学相似：以某燃机动力涡轮转子动力学特性为目标，通过调整试验装置支点跨距、轴段内外径和悬臂盘质量等参数，可以保证试验装置工作转速范围内存在一阶悬臂端俯仰振型的临界转速，临界转速和支点应变能误差均在10％以内。

油膜偏心调整：作为挤压油膜阻尼器外环的刚性支座垂直和水平方向可调，能够实现考虑初始偏心和预调同心影响。油膜间隙可直接测量，能够保证调整精度。

本申请的优点在于：

该试验装置实现了与实际结构相似和动力学相似，能够开展真实尺寸的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验研究，具备考虑初始偏心和预调同心影响的阻尼器振动抑制效果试验能力。

附图说明

图1为本申请挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置的一优选实施例的装置整体示意图。

图2为本申请图1所示实施例的内部结构示意图。

图3为本申请图1所示实施例的外部结构示意图。

图4为本申请图1所示实施例的悬臂盘螺栓孔示意图。

图5为本申请图1所示实施例的弹性支承与第一支座之间形成油膜腔示意图。

其中，1-第一锥套，2-第一悬臂盘，3-第二锥套，4-第二悬臂盘，5-第一深沟球轴承，6-弹性支承，61-环板，62-支臂，63-油膜腔，7-转子轴，8-轴承座，9-第二深沟球轴承，10-联轴器，11-第一支座，12-第二支座，13-第三支座，14-螺栓孔。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，如图1-图5所示，主要包括：

转子轴7，包括第一端及第二端，在所述第一端处通过第一支座11及第二支座12转动支撑，在所述第二端处通过第三支座13转动支撑，所述第二端通过联轴器10连接动力输入装置；

悬臂盘，固定在转子轴7的第一端，用于模拟动力涡轮盘；

弹性支承6，其包括环板61及沿环板61周向分布的多个支臂62，环板61的内端转动连接转子轴7，环板61的外端与第一支座11之间形成油膜腔63，支臂62沿与环板61轴向平行的方向延伸，其一端连接环板61的外端，另一端连接在第二支座12上；

所述第一支座11为高度可调支座，所述第一支座11上具有贯穿所述油膜腔63的通孔，油膜腔63通过所述通孔连接供油系统。

参考图1、图2及图3，将本试验装置三个支座安装在稳固的地面基础上，完成弹支结构、轴承和转子系统的组装。将输入联轴器与装置动力源柔性连接，尽量保证“传扭不传弯”的力学特性。将第一支座11上与油膜腔连通的阻尼器进排油通孔连接到供油系统。根据试验具体要求，安装转速测量和振动测量传感器，完成测试系统调试。

具体的，在开展动力学特性相似验证试验时，通过转速慢扫试验，结合振动表现，识别悬臂端俯仰振型的临界转速，使识别到的临界转速与某燃机动力涡轮转子该阶临界转速误差在10％以内，若不满足误差要求，则通过调整第三支座13的位置来保证动力学特性相似性。

参考图5，通过通孔向油膜腔63中注入油液，可以开展阻尼器供排油压力对减振效果影响研究，具体可通过调整供油系统供排油压力实现，通过振动测量可以获取振动抑制效果影响规律。另外，通过通孔向油膜腔63中注入油液还可以开展滑油粘度影响研究，可通过调整油温或更换滑油来实现。

在一些可选实施方式中，所述弹性支承6与所述转子轴7通过第一深沟球轴承5连接。

在一些可选实施方式中，所述第三支座13具有轴承座8，通过第二深沟球轴承9连接转子轴7。

在一些可选实施方式中，所述悬臂盘包括第一悬臂盘2及第二悬臂盘4，两个悬臂盘同轴安装在所述转子轴7的第一端。

在一些可选实施方式中，参考图2，第一悬臂盘2套接在转子轴7上，其与转子轴7的外壁之间设置有第一锥套1，第一锥套1的壁厚的一端设置有外环壁，第一锥套1的外环壁与第一悬臂盘2之间通过拉紧螺栓拉紧。

在一些可选实施方式中，参考图2，所述第二悬臂盘4套接在转子轴7上，其与转子轴7的外壁之间设置有第二锥套3，第一锥套3的壁厚的一端设置有外环壁，第二锥套3的外环壁与第二悬臂盘4之间通过拉紧螺栓拉紧。

在一些可选实施方式中，参考图4，所述悬臂盘上设置有沿周向布置的多个螺栓孔14，通过安装适配数量或重量的配重螺栓调整所述悬臂盘的不平衡量。

该试验装置可通过第一悬臂盘2和第二悬臂盘4上预留的平衡螺栓孔14安装不同数量或者不同重量的配重螺栓实现转子不平衡量的加载和调整。

在一些可选实施方式中，所述试验装置还包括若干垫片，通过所述垫片调节所述第一支座11的高度。通过调整第一支座11的高度，可以开展油膜偏心和弹支-阻尼器预调同心影响研究，高度调整可通过第一支座11与安装基础间垫片厚度来实现，弹性支承6和第一支座11之间油膜厚度可以通过直接测量获得(采用塞尺或更高精度测量方法)，试验精度能够保证。

本申请的试验装置具有与实际结构相似和动力学相似的特性，能够开展真实尺寸的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验研究，试验结果直接对应真实弹支-阻尼器在燃机上的表现，可以直接应用于工程，避免了基于缩比试验器得到的研究结果在转化工程应用时无法避免的误差。

本申请具备考虑初始偏心和预调同心影响的阻尼器振动抑制效果试验能力，解决了该类问题不能试验获取的技术难题。

燃机应用该试验装置获得的合理的阻尼器参数，能够明显降低动力涡轮转子的振动，提高燃机的可靠性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本申请作了详尽的描述，但在本申请基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本申请精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本申请要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，包括：

转子轴(7)，包括第一端及第二端，在所述第一端处通过第一支座(11)及第二支座(12)转动支撑，在所述第二端处通过第三支座(13)转动支撑，所述第二端通过联轴器(10)连接动力输入装置；

悬臂盘，固定在转子轴(7)的第一端，用于模拟动力涡轮盘；

弹性支承(6)，其包括环板(61)及沿环板(61)周向分布的多个支臂(62)，环板(61)的内端转动连接转子轴(7)，环板(61)的外端与第一支座(11)之间形成油膜腔(63)，支臂(62)沿与环板(61)轴向平行的方向延伸，其一端连接环板(61)的外端，另一端连接在第二支座(12)上；

所述第一支座(11)为高度可调支座，所述第一支座(11)上具有贯穿所述油膜腔(63)的通孔，油膜腔(63)通过所述通孔连接供油系统。

2.如权利要求1所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，所述弹性支承(6)与所述转子轴(7)通过第一深沟球轴承(5)连接。

3.如权利要求1所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，所述第三支座(13)具有轴承座(8)，通过第二深沟球轴承(9)连接转子轴(7)。

4.如权利要求1所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，所述悬臂盘包括第一悬臂盘(2)及第二悬臂盘(4)，两个悬臂盘同轴安装在所述转子轴(7)的第一端。

5.如权利要求4所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，第一悬臂盘(2)套接在转子轴(7)上，其与转子轴(7)的外壁之间设置有第一锥套(1)，第一锥套(1)的壁厚的一端设置有外环壁，第一锥套(1)的外环壁与第一悬臂盘(2)之间通过拉紧螺栓拉紧。

6.如权利要求4所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，所述第二悬臂盘(4)套接在转子轴(7)上，其与转子轴(7)的外壁之间设置有第二锥套(3)，第一锥套(3)的壁厚的一端设置有外环壁，第二锥套(3)的外环壁与第二悬臂盘(4)之间通过拉紧螺栓拉紧。

7.如权利要求4所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，所述悬臂盘上设置有沿周向布置的多个螺栓孔(14)，通过安装适配数量或重量的配重螺栓调整所述悬臂盘的不平衡量。

8.如权利要求1所述的挤压油膜阻尼器振动抑制效果试验装置，其特征在于，还包括若干垫片，通过所述垫片调节所述第一支座(11)的高度。

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