[發明專利]快速響應的轉子支承剛度主動控制機構

有效

• 申請號: 202010233882.1
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111412068B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 張鍇;趙慶軍;趙巍;項效镕;胡斌;徐建中
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F02C7/20
• 分類號: F02C7/20;F02C7/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供了一種快速響應的轉子支承剛度主動控制機構，包括：彈性支承結構、轉子軸承、環形楔塊、動作機構、多個連接桿和回復機構；轉子軸承支承于一端開口的彈性支承結構的內回轉面；環形楔塊套設于轉子軸承上；連接桿的一端與環形楔塊相連，連接桿的另一端與動作機構相連；動作機構用于使環形楔塊沿軸向移動，脫離彈性支承結構的開口處；回復機構套設于連接桿上，回復機構用于使環形楔塊嵌入并穩定保持在彈性支承結構開口處。本公開控制轉子軸承處支承結構的剛度，在轉子轉速通過臨界轉速時，快速地控制轉子支點處的支承剛度，調節臨界轉速，從而有效抑制轉子轉速通過臨界轉速時的短時共振，以及由此引發的轉子碰磨、疲勞裂紋等問題。

技術領域

本公開涉及航空發動機(或地面燃氣輪機)轉子動力學中的振動主動控制領域，尤其涉及一種快速響應的轉子支承剛度主動控制機構。

背景技術

現代航空發動機(或地面燃氣輪機)對轉子轉速要求越來越高，以滿足其對推力(或功率)的要求，其轉子一般均屬于柔性轉子，即轉子工作轉速高于低階臨界轉速。因此，轉子在起動或停車過程中，轉子轉速必須通過其臨界轉速，導致轉子系統發生共振，威脅發動機的安全可靠工作。

在傳統航空發動機轉子設計中，通常采用彈性支承結構，以降低轉子軸承支點處的支承剛度，改變轉子系統臨界轉速，達到發動機工作轉速范圍內不存在轉子臨界轉速的目的，保證發動機工作時不出現共振。但這種轉子振動的被動控制方法不能避免發動機在起動或停車過程中，轉子轉速經過臨界轉速時的短時共振問題。

為了解決上述問題，一種可行的方法是發展轉子振動的主動控制技術，該技術通過改變轉子支承結構參數，控制轉子支承剛度，進而改變臨界轉速，從而避免轉子在起動或停車過程中，出現轉子轉速接近或等于其臨界轉速的情況，從而抑制了轉子起動或停車過程中的短時共振問題。目前較為常見的轉子振動主動控制技術主要有兩種方式：電磁軸承主動控制技術；形狀記憶合金(SMA)驅動器控制技術。但這兩類方法在具體應用時，還面臨相關問題，具體如下：

1、電磁軸承主動控制技術需要發動機工作時帶動發電機提供電能，驅動電磁軸承工作，因此該技術需要在發動機轉子上安裝備份軸承，在發動機起動時為轉子提供有效的支承，這進一步增加了電磁軸承控制系統的重量，不利于發動機推重比的提高。

2、形狀記憶合金驅動器控制技術是利用形狀記憶合金作為驅動單元，控制轉子支承結構的變化，實現對轉子支承剛度及其臨界轉速的控制。但該技術需要對形狀記憶合金絲通電加熱，控制系統響應時間長，不利于轉子支承剛度控制的快速響應要求。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種快速響應的轉子支承剛度主動控制機構，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種快速響應的轉子支承剛度主動控制機構，包括：

彈性支承結構，為一端開口的柱狀結構；

轉子軸承，支承于一端開口的所述彈性支承結構的內回轉面；

環形楔塊，套設于所述轉子軸承上；所述環形楔塊與所述彈性支承結構開口處相嵌設；

至少一個連接桿，所述連接桿的一端與所述環形楔塊相連；

動作機構，與所述連接桿的另一端相連；

回復機構，套設于所述連接桿上；所述回復機構一端與所述彈性支承結構相連，所述回復機構的另一端與所述動作機構相抵接。

在本公開的一些實施例中，所述動作機構包括：

第一電磁鐵，與所述環形楔塊通過多個所述連接桿相連；所述第一電磁鐵設置于所述彈性支承結構的外回轉面；