CN204831793U - 一种涡轴发动机动态特性研究实验装置 - Google Patents

Abstract

一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，它包括自由涡轮、动力涡轮、燃烧室、压气机、转子轴、轴承座A、轴承座B、联轴器、驱动电机、实验台基座和安全防护罩；自由涡轮、动力涡轮、燃烧室、压气机顺序串接于转子轴上，驱动电机经联轴器与转子轴相连；它能反映航空发动机在机动飞行条件下转子系统的动力学真实情况实验装置；并且整体结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广；可广泛适用于航空涡轴发动机的故障模拟、健康维护方法与策略研究。

Description

一种涡轴发动机动态特性研究实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种涡轴发动机动态特性研究实验装置。

背景技术

近些年来，航空发动机逐渐向着高推重比、高转速的方向发展，航空发动机转子转速非常高，机匣则设计成薄壁圆筒结构，转子与机匣之间通过若干支承连接，转子、支承、机匣之间的耦合作用增强，动力影响紧密，形成了复杂的结构动力特性，因此有必要对航空发动机的整机振动特性进行研究，目前各高校和研究机构建立的涡轴类发动机实验装置，在动力学方面的设计一般都不太现实，不能模拟发动机的真实情况，因此有必要结合涡轴发动机的结构特点，设计一种能够真实模拟发动机的实际运行情况的一种发动机实验装置。

发明内容

针对上述情况，本实用新型的目的在于提供一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，能反映航空发动机在机动飞行条件下转子系统的动力学真实情况实验装置；并且整体结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。

为了实现上述目的，一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，它主要包括自由涡轮、动力涡轮、燃烧室、压气机、转子轴、轴承座A、轴承座B、联轴器、驱动电机、实验台基座和安全防护罩；所述自由涡轮、动力涡轮、燃烧室、压气机顺序串接于转子轴上，驱动电机经联轴器与转子轴相连。

为了实现结构、效果优化，其进一步的措施是：所述转子轴一端经轴承座A悬挂支撑于实验台基座上；所述驱动电机的输出轴经轴承座B与实验台基座连接；所述驱动电机经联轴器驱动转子轴运转；所述转子轴上设有电涡流传感器用来测量系统转速，在轴承座A和轴承座B上设有压电式加速度传感器用来测量系统振动信号，在驱动电机的输出轴和转子轴上分别设置电容传声器用来测量系统噪声信号；所述安全防护罩设置于自由涡轮的外侧；所述电涡流传感器、压电式加速度传感器及电容传声器分别经数据采集系统连接传输至计算机。

本实用新型一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，它主要包括自由涡轮、动力涡轮、燃烧室、压气机、转子轴、轴承座A、轴承座B、联轴器、驱动电机、实验台基座和安全防护罩；所述自由涡轮、动力涡轮、燃烧室、压气机顺序串接于转子轴上，驱动电机经联轴器与转子轴相连的技术方案；它能反映航空发动机在机动飞行条件下转子系统的动力学真实情况实验装置；并且整体结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，易于普及推广。

本实用新型相比现有技术所产生的有益效果：

（Ⅰ）本实用新型的动力学特性及转子结构方面与实际情况保持一致，有效避免了因形式差异而造成的实验结果失效；

（Ⅱ）本实用新型转子轴上设有电涡流传感器用来测量系统转速，在轴承座A和轴承座B上设有压电式加速度传感器用来测量系统振动信号，在驱动电机的输出轴和转子轴上分别设置电容传声器用来测量系统噪声信号；便于更全面的故障演化机理、信号特征提取方法、早期故障诊断方法、健康维护方法与策略研究；

（Ⅲ）本实用新型整体结构科学合理，生产工艺简便，制造成本较低，无环境污染，易于普及推广。

本实用新型广泛适用于航空涡轴发动机的故障模拟、健康维护方法与策略研究。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的主视结构图。

图2为本实用新型的俯视结构图。

图3为本实用新型的转子结构示意图。

图中：1-自由涡轮，2-动力涡轮，3-燃烧室，4-压气机，5-转子轴，6-轴承座A，7-联轴器，8-轴承座B，9-驱动电机，10-试验台基座，11-安全防护罩，12-电涡流传感器，13-电容传声器，14-压电式加速度传感器。

具体实施方式

参照附图，本实用新型是这样实现的：一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，它主要包括自由涡轮1、动力涡轮2、燃烧室3、压气机4、转子轴5、轴承座A6、轴承座B8、联轴器7、驱动电机9、实验台基座10和安全防护罩11；所述自由涡轮1、动力涡轮2、燃烧室3、压气机4顺序串接于转子轴5上，驱动电机9经联轴器7与转子轴5相连。

如图1所示，本实用新型的转子轴5一端经轴承座A6悬挂支撑于实验台基座10上，该结构能够真实模拟发动机的实际运行情况，保证实验结果及各种测量数据真实可靠；所述驱动电机9的输出轴经轴承座B8与实验台基座10连接，能保证输出轴运转平稳；所述驱动电机9经联轴器7驱动转子轴5运转；所述转子轴5上设有电涡流传感器12用来测量系统转速；在轴承座A6和轴承座B8上设有压电式加速度传感器14用来测量系统振动信号；在驱动电机9的输出轴和转子轴5上分别设置电容传声器13用来测量系统噪声信号。

结合附图，本实用新型的工作原理是：驱动电机9输出的动力经输出轴、联轴器7传递给转子轴5，从而驱动整个转子系统运转；在实验过程中整个实验平台旋转部件外加装安全防护罩11，可避免在试验过程中旋转部件因意外飞脱误伤试验人员和损坏实验设备。

实施例1航空发动机整机振动特性研究

驱动电机9的功率为30kw，额定转速为2950r/min，无级可调；启动驱动电机9驱动电机输出动力经输出轴、联轴器7传递给转子轴5，从而驱动整个转子系统运转；转子系统由一级离心式压气机、一级轴流式压气机、两级轴流式动力涡轮2、转子轴和一级自由涡轮1组成，模拟航空发动机的运行，由安装在转子轴5上的电涡流传感器12实时监测转子轴5的转速；由安装在转子轴5和轴承座A6、轴承座B8上的压电式加速度传感器14采集振动加速度信号；由安装在转子轴5上的电容传声器13采集噪声信号；连接传感器输出线至数据采集系统，由数据采集系统将采集的信号转换为数字信号后，通过网线将数据传输到计算机数据采集软件，经对采集的信号进行分析处理，就可以分析航空发动机整机的振动噪声特性。

实施例2航空发动机关键零部件的模态分析

应用模态测试系统对航空发动机的关键零部件进行试验，连接传感器输出线至数据采集系统，通过模态测试系统中模态测试模块(MTCHammer)进行数据采集以及自带的分析模块(Modalanalysis)对数据进行处理分析，就可以得出航空发动机关键零部件的固有频率和振型。

实施例3航空发动机整机模态分析

应用模态测试系统对航空发动机的各整机关键点进行试验，连接传感器输出线至数据采集系统，通过应用模态测试系统中模态测试模块(MTCHammer)进行数据采集以及自带的分析模块(Modalanalysis)对数据进行处理分析，就可以得出航空发动机的整机的固有频率和振型。

Claims (7)

1.一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征在于包括自由涡轮（1）、动力涡轮（2）、燃烧室（3）、压气机（4）、转子轴（5）、轴承座A（6）、轴承座B（8）、联轴器（7）、驱动电机（9）、实验台基座（10）和安全防护罩（11）；所述自由涡轮（1）、动力涡轮（2）、燃烧室（3）、压气机（4）顺序串接于转子轴（5）上，驱动电机（9）经联轴器（7）与转子轴（5）相连。

2.根据权利要求1所述的一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征于所述转子轴（5）一端经轴承座A（6）悬挂支撑于实验台基座（10）上。

3.根据权利要求1所述的一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征于所述驱动电机（9）的输出轴经轴承座B（8）与实验台基座（10）连接。

4.根据权利要求1所述的一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征于所述驱动电机（9）经联轴器（7）驱动转子轴（5）运转。

5.根据权利要求1所述的一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征于所述转子轴（5）上设有电涡流传感器（12）用来测量系统转速；在轴承座A（6）和轴承座B（8）上设有压电式加速度传感器（14）用来测量系统振动信号；在驱动电机（9）的输出轴和转子轴（5）上分别设置电容传声器（13）用来测量系统噪声信号。

6.根据权利要求1所述的一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征于所述安全防护罩（11）设置于自由涡轮（1）的外侧。

7.根据权利要求5所述的一种涡轴发动机动态特性研究实验装置，其特征于所述电涡流传感器（12）、压电式加速度传感器（14）及电容传声器（13）分别经数据采集系统连接传输至计算机。