[發明專利]雙轉子故障模擬實驗裝置

有效

• 申請號: 201410037683.8
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103759934A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 蔣東翔;徐洪志;劉超
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

技術領域

本發明屬于燃氣輪機雙轉子系統實驗設備技術領域，特別涉及針對燃氣輪機雙轉子結構的故障模擬實驗裝置。

背景技術

燃氣輪機作為效率高，輸出功率大的動力設備，在國防和工業領域得到廣泛應用。艦船和航空用燃氣輪機常采用多轉子結構，其中雙轉子結構應用較多。目前高校和科研機構建立的雙轉子實驗裝置，多用來研究正常情況下雙轉子結構的動力學特性。發明專利申請號CN201310179723.8中涉及一種由提供基礎運動的兩軸基礎轉臺與航空發動機雙轉子模型實驗臺組成的綜合型動力學實驗裝置。實用新型專利申請號CN201020260715.8中涉及一種內外轉子系統的振動實驗裝置。針對雙轉子結構典型故障模擬的實驗臺很少，特別是沒有涉及雙轉子結構動動碰摩故障模擬，動靜碰摩故障碰撞力測量及軸承磨損故障模擬的實驗裝置。

在雙轉子結構中，內轉子和外轉子相互耦合，且轉速較高，轉子振動比較復雜。在轉子碰摩、軸承磨損、轉子不對中、轉子質量不平衡、軸承座松動故障中，雙轉子結構軸系的運動更加復雜，且常表現為非線性動力學行為。因此有必要結合雙轉子結構特點，設計一種雙轉子結構故障模擬實驗裝置，特別是針對常見的碰摩故障，設計動動碰摩實驗裝置，測量動靜碰摩中的碰撞力，為轉子碰摩故障的理論計算提供較好的參考數據。

發明內容

本發明的目的是針對雙轉子結構軸系的運動特點，提供一種雙轉子故障模擬實驗裝置，對轉子碰摩、軸承磨損、轉子不對中、轉子質量不平衡以及軸承座松動故障進行模擬實驗，從而為轉子碰摩故障的理論計算提供較好的參考數據。

本發明的技術方案如下：

一種雙轉子故障模擬實驗裝置，含有實驗臺基座、轉子底座、內轉子、外轉子、第一驅動電機和第二驅動電機；第一電機通過第一聯軸器與內轉子相連；內轉子從外轉子中穿過，兩端通過軸承座支承在轉子底座上；內轉子安裝有第一鍵相盤、第一輪盤和第一齒盤；外轉子安裝有第二鍵相盤、第二齒盤、第二輪盤和鼠籠彈性支承固定盤；該支承固定盤上安裝有保護套筒；外轉子一端通過軸承和軸承座支承在轉子底座上，另一端通過鼠籠彈性支承和中介軸承支承在內轉子上；第二電機通過皮帶輪和第二聯軸器驅動外轉子；其特征在于：雙轉子故障模擬實驗裝置還包括動動摩擦故障裝置和動靜摩擦故障裝置；所述的動動摩擦故障裝置包括至少兩個動動碰摩固定塊，至少兩個動動碰摩固定塊沿第一輪盤圓周均勻分布，該固定塊位于保護套筒的外側并留有間隙；在每個動動碰摩固定塊上安裝有動動碰摩調節螺栓；所述的動靜碰摩故障裝置包括動靜碰摩支架、動靜碰摩塊、力傳感器和滑動限定套；所述的力傳感器的一端固定在動靜碰摩支架上，另一端安裝有動靜碰摩調節螺栓，動靜碰摩塊安裝在動靜碰摩調節螺栓的末端；所述的滑動限定套沿動靜碰摩調節螺栓的軸向固定在動靜碰摩支架上。

本發明所述的雙轉子故障模擬實驗裝置中，所述的實驗臺基座通過橡膠隔振器支承。

本發明所述的雙轉子故障模擬實驗裝置還在內轉子和所述軸承的內圈之間設有楔形脹緊套，在軸承座兩端面安裝有蓋板，在蓋板的內側緊貼楔形脹緊套一端的內轉子上安裝有毛氈墊圈，在軸承座兩個端面與蓋板之間均設置有O型橡膠圈，用于模擬軸承磨損故障實驗。

本發明所述的雙轉子故障模擬實驗裝置還在軸承座下端面與轉子底座之間塞入不同規格厚度的不銹鋼間隙片，模擬轉子不對中故障；不銹鋼間隙片33由HRC43-47、高碳鋼和黃銅材料經熱處理精磨制成，厚度在0.005mm～2mm之間。

本發明所述的雙轉子故障模擬實驗裝置還在第一輪盤5或第二輪盤8的盤面周向均勻設有多個螺紋孔，不平衡質量螺栓34固定在螺紋孔內，不平衡質量塊35通過螺栓固定在第一輪盤5或第二輪盤8的盤面上；通過改變不平衡質量螺栓34和不平衡質量塊35的數量，調節轉子不平衡質量的大小，模擬轉子質量不平衡故障。

本發明所述的該雙轉子故障模擬實驗裝置還在軸承座固定螺栓與軸承座的壓力接觸面之間設有多個串連的碟形彈簧，固定螺栓從中心孔穿過，改變軸承座的松動度，模擬軸承座松動故障。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出性的技術效果：①本發明針對雙轉子結構特點設計了動動摩擦故障裝置，較好實現了高速旋轉的轉子間動動碰摩故障的模擬，改變了其它雙轉子結構試驗臺較難模擬動動碰摩故障的現狀。②通過在動靜碰摩裝置中增加力傳感器和滑動限定套，實現了動靜碰摩過程中水平方向碰撞力的測量，為雙轉子動靜碰摩故障的理論計算提供了實驗參考數據。