[發明專利]有限空間下支承系統動柔度測試的加載方法

有效

• 申請號: 201310534425.6
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103575490A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 李健;李成剛;王德友;宛春博;劉聰
• 申請（專利權）人: 東北大學;中國航空工業集團公司沈陽發動機設計研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

技術領域

本發明屬于機械工程技術領域，特別是涉及一種有限空間下支承系統動柔度測試的加載方法，適用于復雜旋轉機械的支承系統動柔度測試。

背景技術

隨著科學技術的不斷進步，工程領域的旋轉機械設備越來越龐大和復雜，旋轉機械的動力學特性是其設計和制造過程中需要重點考慮的因素。旋轉機械的動力主要來源于轉子，而設備的支承系統動柔度決定著轉子的動力學特性，進而對整個旋轉機械設備的動力學行為產生重大影響。

旋轉機械靜子支承系統在工作狀態下受到轉子不平衡量引起的激勵作用，在支承系統動柔度測試中，由于支承系統的復雜性及有限的空間，使動載荷的有效施加變得非常困難。目前工程應用中系統/結構動柔度測試的通用加載方法有三種：第一種方法為質量偏心轉子激勵，這種加載方式需要制作復雜程度與原設備轉子系統相近的設備，這在結構簡單的小型旋轉機械中比較可行，而對于大型復雜旋轉機械則幾乎無法實現；第二種方法采用作動器直接激勵，加載設備包括激振器、振動臺等，對于大型復雜旋轉機械設備，由于靜子及支承系統的結構異常復雜，內部空間有限，能供加載的區域往往是預留給轉子系統的區域，所以這種加載方式也無法使用；第三種方法是使用力錘瞬態激勵，在不多的幾篇關于復雜旋轉機械支承系統動柔度測試的公開報導中，大部分采用的是這種激勵，由于這種方法使用簡單，頻響范圍寬，適用范圍廣，因而在各種情況的動柔度測試中被廣泛使用。但對于旋轉機械支承系統的動柔度測試來說，這種激勵方式與支撐系統實際工況下受到的簡諧激勵相差較大，所以存在測試結果精度不高的缺陷。

目前工程技術領域需要發展一種復雜旋轉機械支承系統動柔度測試的加載方法，這種方法可以在有限空間下完成簡諧激勵的有效加載。同時，將該方法與對應的位移測試技術相結合，最終實現復雜旋轉機械支承系統動柔度的高精度測試。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種有限空間下支承系統動柔度測試的加載方法，該方法基于杠桿原理，通過多鉸連桿機構傳遞動態載荷，同時建立了載荷標定方法獲得支點處的動態載荷，方法簡單、易于實現。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種有限空間下支承系統動柔度測試的加載方法，該加載方法采用加載動態載荷裝置，所述的加載動態載荷裝置，包括徑向力加載杠桿，徑向力加載杠桿一端與底座相鉸接，另一端與假軸固定連接，在徑向力加載杠桿上設置有推力桿，推力桿一端與徑向力加載杠桿相鉸接，另一端與振動臺相鉸接，在推力桿上設置有力傳感器；測量狀態下徑向力加載杠桿與推力桿相垂直，且在同一水平面內；該加載方法包括如下步驟：

步驟一：測量振動臺施加在徑向力加載杠桿上的簡諧激振力與支點位移之間的對應關系；

將拆除掉原軸及渦輪的試驗機匣通過安裝節固定在機匣支撐底座上，使試驗機匣的邊界條件同實際工況下的機匣相一致；將加載動態載荷裝置的假軸與試驗機匣的軸承座內的軸承相連接，假軸的直徑、材質和表面加工要求與原軸一致，假軸的長度與軸承的寬度相同，假軸與軸承的連接方式與原軸和軸承的連接方式相同；

開啟加載動態載荷裝置的振動臺，對試驗機匣的軸承施加動態載荷，加載動態載荷裝置的力傳感器測得振動臺加載的激振力信號，該信號對應的力是振動臺施加在徑向力加載杠桿上的簡諧激振力，通過位移傳感器測量支點在此簡諧激振力作用下的位移，此支點為假軸與軸承、軸承座及試驗機匣三者作為一個整體的接觸點，即是假軸與軸承的接觸點，此支點位移為軸承、軸承座及試驗機匣三者作為一個整體的位移；

通過多通道數據采集系統對力傳感器和位移傳感器測得的信號進行同步采集，然后對采集的信號進行處理，從而繪制“力－位移滯回曲線”；得到振動臺施加在徑向力加載杠桿上的簡諧激振力與支點位移之間的對應關系；

步驟二：采用載荷標定方法測量振動臺施加在徑向力加載杠桿上的簡諧激振力與支點所受載荷之間的對應關系；

將加載動態載荷裝置的假軸固定在夾鉗上，在假軸的兩側對稱設置有力標定后的力標定傳感器，夾鉗固定在力標定傳感器上，力標定傳感器固定在力標定座上；力標定傳感器由開孔板與設置在孔邊緣的應變片組成；力標定傳感器力標定過程：對開孔板上與夾鉗固定連接的位置施加拉、壓力，并同時記錄孔邊緣的應變片的應變值，得到孔邊緣應變片的應變值與開孔板上與夾鉗固定連接的位置受到的拉、壓力之間的對應關系；由于開孔板上與夾鉗固定連接的位置受到的拉、壓力與假軸對夾鉗的力相同，即得到力標定傳感器的應變片的應變值與假軸對夾鉗的力之間的對應關系；