CN207336013U - 双转子系统耦合不对中模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双转子系统耦合不对中模拟装置，包括实验台基座，所述实验台基座上设置有可转动的外转子轴、内转子轴以及分别驱动外转子轴、内转子轴转动的第一驱动电机、第二驱动电机，所述外转子轴为中空结构，所述内转子轴穿设在外转子轴中，所述内转子轴和外转子轴上分别设置有若干个对应的轮盘，所述实验台基座上设置有调节内转子轴、外转子轴径向间距的调节机构。本实用新型可模拟内外双转子系统多处不对中并存情况，为揭示内外双转子系统耦合不对中振动响应机理的研究工作开辟道路，为高可靠性航空发动机双转子系统的设计及减振降噪提供实验基础。

Description

双转子系统耦合不对中模拟装置

技术领域

本实用新型属于涉及一种模拟转子系统不对中的装置。

背景技术

目前，转子系统的不对中问题在旋转机械中非常普遍，是引起严重整机振动的主要原因之一。

以航空发动机、燃气轮机为代表的重大旋转机械装备广泛应用于航空航天、能源动力、石油化工等许多重要部门，其运行安全性和稳定性要求很高。复杂的多支承内外双转子系统，多处耦合不对中不可避免的存在，这些不对中或相互增强或相互抵消。单一形式的不对中振动响应机理研究成果难以支承不对中激励下内外双转子系统稳定性的判定。准确的模拟转子系统故障是开展转子系统耦合不对中实验研究的关键。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本实用新型的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本实用新型的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种双转子系统耦合不对中模拟装置，其可模拟内外双转子系统不对中运行情况，为揭示内外双转子系统耦合不对中振动响应机理的研究工作开辟道路，为高可靠性航空发动机双转子系统的设计及减振降噪提供实验基础。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种双转子系统耦合不对中模拟装置，包括实验台基座，所述实验台基座上设置有可转动的外转子轴、内转子轴以及分别驱动外转子轴、内转子轴转动的第一驱动电机、第二驱动电机，所述外转子轴为中空结构，所述内转子轴穿设在外转子轴中，所述内转子轴和外转子轴上分别设置有若干个对应的轮盘，所述实验台基座上设置有调节内转子轴、外转子轴径向间距的调节机构。

作为进一步的改进，所述内转子轴、外转子轴分别通过至少一个轴承转动支撑，所述调节机构为若干个丝杠升降机构，每一个所述丝杠升降机构一端与实验台基座连接，另一端连接一个所述轴承。

作为进一步的改进，所述丝杠升降机构可在实验台基座上沿内转子轴或外转子轴的轴向移动。

作为进一步的改进，所述内转子轴为两段轴结构，两段轴之间通过可调节两段轴的径向间距的内转子套齿联轴器连接，和/或，所述外转子轴为两段轴结构，两段轴之间通过可调节两段轴的径向间距的外转子套齿联轴器连接。

作为进一步的改进，所述外转子轴通过皮带传动机构与第一驱动电机相连，所述内转子轴经第二联轴器与第二驱动电机连接。

作为进一步的改进，所述内转子轴上装有模拟低压压气机转子的轮盘和模拟低压涡轮转子的轮盘，所述外转子轴上装有模拟高压压气机转子的轮盘和模拟高压涡轮转子的轮盘。

作为进一步的改进，还包括检测内转子轴和/或外转子轴转振动信号的压电式加速度传感器。

作为进一步的改进，所述低压压气机转子、低压涡轮转子、高压压气机转子、高压涡轮转子上均设有电涡流传感器和电容传感器。

本实用新型提供的双转子系统耦合不对中模拟装置，包括实验台基座，所述实验台基座上设置有可转动的外转子轴、内转子轴以及分别驱动外转子轴、内转子轴转动的第一驱动电机、第二驱动电机，所述外转子轴为中空结构，所述内转子轴穿设在外转子轴中，所述内转子轴和外转子轴上分别设置有若干个对应的轮盘，所述实验台基座上设置有调节内转子轴、外转子轴径向间距的调节机构。本实用新型相比现有技术，具有如下有益效果：

(Ⅰ)本实用新型准确的模仿了旋转机械转子结构，有效避免了因形式差异而造成的实验结果失败；

(Ⅱ)本实用新型可以通过改变轴承座位置，联轴器啮合形式，模拟转子系统耦合不对中的多种工况，全面演化故障，为故障诊断、健康维护和策略研究提供帮助；

(Ⅲ)本实用新型所述转子和转子上均设有电涡流传感器、电容传声器，可用来提取系统振动信号和噪声信号，从而分析其振动特性，为故障模拟分析提供了科学的数据；

(Ⅳ)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。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为双转子系统耦合不对中模拟装置的俯视图。

图2为图1的仰视图。

图3为图1的左视图。

图4为内外双转子系统的结构示意图。

图5为双转子系统耦合不对中模拟装置的立体图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供的一种双转子系统耦合不对中模拟装置，包括实验台基座1-a、1-b、1-c，所述实验台基座1-b上设置有可转动的外转子轴10、内转子轴9，实验台基座1-a、1-c上分别设置有驱动外转子轴10、内转子轴9转动的第一驱动电机2、第二驱动电机7，实验台基座1-a为可升降基座。所述外转子轴10经皮带16、皮带轮4、第一联轴器3与第一驱动电机2相连，皮带轮4的转轴由轴承座5、第一电机轴承6支承。所述内转子轴9经第二联轴器8与第二驱动电机7连接。所述外转子轴10为中空结构，所述内转子轴9穿设在外转子轴10中，所述内转子轴9和外转子轴10上分别设置有若干个对应的轮盘，所述实验台基座1-b上设置有调节内转子轴9、外转子轴10径向间距的调节机构。通过调节机构调节内转子轴9、外转子轴10径向间距，可模拟内外双转子系统支点不对中情况，为揭示内外双转子系统耦合不对中振动响应机理的研究工作开辟道路，为高可靠性航空发动机双转子系统的设计及减振降噪提供实验基础。

作为进一步优选的实施方式，所述调节机构为三个丝杠升降机构15，所述丝杠升降机构15可在实验台基座上沿内转子轴9或外转子轴10的轴向移动。三个丝杠升降机构15分别包括三个丝杠11-a、11-b、11-c，每个丝杠上设置有一个丝杠控制阀14，调节丝杠控制阀14即可调节丝杠的升降高度。所述内转子轴9、外转子轴10分别通过至少一个轴承转动支撑，其中，内转子轴9由轴承22、中介轴承23-a、23-b支撑，轴承22通过丝杠11-a支撑在实验台基座1-b上，外转子轴10由轴承24-a、24-b支撑，轴承24-a、24-b分别通过丝杠11-b、11-c支撑在实验台基座1-b上，轴承24-b通过高压转子轴承座12、密封装置13安装在丝杠11-c上端。对于支点不对中故障模拟原理，通过调节丝杠11-a、11-b、11-c三点的高度，改变轴承22、24-a、24-b位置来模拟。

作为进一步优选的实施方式，所述内转子轴9为两段轴结构，两段轴之间通过可调节两段轴的径向间距的内转子套齿联轴器25连接，所述外转子轴10为两段轴结构，两段轴之间通过可调节两段轴的径向间距的外转子套齿联轴器19连接。对于联轴器不对中故障模拟原理，该装置通过套齿结构的联轴器中添加介质，改变套齿结构中啮齿的啮合位置模拟不对中。

作为进一步优选的实施方式，所述内转子轴9上装有模拟低压压气机转子17的轮盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和模拟低压涡轮转子21的轮盘Ⅷ，所述外转子轴10上装有模拟高压压气机转子18的轮盘Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和模拟高压涡轮转子20的轮盘Ⅶ。

作为进一步优选的实施方式，还包括检测内转子轴9和/或外转子轴10振动信号的压电式加速度传感器，压电式加速度传感器可安装在转子轴和轴承座上。所述低压压气机转子17、低压涡轮转子21、高压压气机转子18、高压涡轮转子20上均设有电涡流传感器和电容传感器，电涡流传感器实时监测转子系统的转速，电容传声器用于采集噪声信号。

下面对本实用新型模拟多种不对中类型的内外转子系统的振动特性研究分别进行说明。

1、模拟内外联轴器同时不对中情况下的系统振动特性研究

分别在内套齿联轴器和外套齿联轴器中添加介质，合理改变套齿结构中啮齿的啮合位置，模拟联轴器不对中；第一驱动电机、第二驱动电机通电运行，模拟内外转子系统耦合不对中运行；由电涡流传感器，实时监测转子系统的转速；由安装在转子轴和轴承座上的压电式加速度传感器，采集振动加速度信号；由安装在转子轴上的电容传声器，采集噪声信号，连接传感器输出线至数据采集系统，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，通过对采集的信号进行分析，就可以分析转子系统的振动噪声特性。

2、模拟内外联轴器同时不对中和内转子支点不对中情况下的系统振动特性研究

分别在内套齿联轴器和外套齿联轴器中添加介质，合理改变套齿结构中啮齿的啮合位置，模拟联轴器不对中；通过丝杠调节内转子支点的高度位置，模拟支点偏角不对中；第一驱动电机、第二驱动电机通电运行，模拟内外转子系统耦合不对中运行；由安装在转子轴上的电涡流传感器，实时监测转子系统的转速；由安装在转子轴和轴承座上的压电式加速度传感器，采集振动加速度信号；由安装在转子轴上的电容传声器，采集噪声信号，连接传感器输出线至数据采集系统，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，通过对采集的信号进行分析，就可以分析转子系统的振动噪声特性。

3、模拟内外联轴器同时不对中和支点综合不对中情况下的系统振动特性研究

分别在内套齿联轴器和外套齿联轴器中添加介质，合理改变套齿结构中啮齿的啮合位置，模拟联轴器不对中；通过调节三个丝杠改变内转子支点和外转子支点高度位置，模拟支点综合不对中；第一驱动电机、第二驱动电机通电运行，模拟内外转子系统耦合不对中运行；由安装在转子轴上的电涡流传感器，实时监测转子系统的转速；由安装在转子轴和轴承座上的压电式加速度传感器，采集振动加速度信号；由安装在转子轴上的电容传声器，采集噪声信号，连接传感器输出线至数据采集系统，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，通过对采集的信号进行分析，就可以分析转子系统的振动噪声特性。

4、转子系统模态分析

应用模态测试对转子系统各关键点进行试验，连接传感器输出线至数据采集系统，通过应用模态测试中模态测试模块(MTC Hammer)进行数据采集以及自带的分析模块(Modal analysis)对数据进行处理分析处理就可以得出转子系统的固有频率和振型。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

总之，本实用新型虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本实用新型的范围，否则都应该包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：包括实验台基座(1-a、1-b、1-c)，所述实验台基座上设置有可转动的外转子轴(10)、内转子轴(9)以及分别驱动外转子轴(10)、内转子轴(9)转动的第一驱动电机(2)、第二驱动电机(7)，所述外转子轴(10)为中空结构，所述内转子轴(9)穿设在外转子轴(10)中，所述内转子轴(9)和外转子轴(10)上分别设置有若干个对应的轮盘，所述实验台基座(1-a、1-b、1-c)上设置有调节内转子轴(9)、外转子轴(10)径向间距的调节机构。

2.根据权利要求1所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：所述内转子轴(9)、外转子轴(10)分别通过至少一个轴承转动支撑，所述调节机构为若干个丝杠升降机构，每一个丝杠升降机构一端与实验台基座(1-a、1-b、1-c)连接，另一端连接一个所述轴承。

3.根据权利要求2所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：所述丝杠升降机构可在实验台基座上沿内转子轴(9)或外转子轴(10)的轴向移动。

4.根据权利要求1所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：所述内转子轴(9)为两段轴结构，两段轴之间通过可调节两段轴的径向间距的内转子套齿联轴器(25)连接，和/或，所述外转子轴(10)为两段轴结构，两段轴之间通过可调节两段轴的径向间距的外转子套齿联轴器(19)连接。

5.根据权利要求1所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：所述外转子轴(10)通过皮带传动机构与第一驱动电机(2)相连，所述内转子轴(9)经第二联轴器(8)与第二驱动电机(7)连接。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：所述内转子轴(9)上装有模拟低压压气机转子(17)的轮盘(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和模拟低压涡轮转子(21)的轮盘(Ⅷ)，所述外转子轴(10)上装有模拟高压压气机转子(18)的轮盘(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)和模拟高压涡轮转子(20)的轮盘(Ⅶ)。

7.根据权利要求6所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：还包括检测内转子轴(9)和/或外转子轴(10)振动信号的压电式加速度传感器。

8.根据权利要求7所述的双转子系统耦合不对中模拟装置，其特征在于：所述低压压气机转子(17)、低压涡轮转子(21)、高压压气机转子(18)、高压涡轮转子(20)上均设有电涡流传感器和电容传感器。