[發明專利]一種應用旋轉機械的突加不平衡故障模擬裝置及方法

有效

• 申請號: 202010824930.4
• 申請日: 2020-08-17
• 公開（公告）號: CN111947835B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 孟凡剛;馮永志;于寧;趙俊明;馬勝遠;由岫;王輝;陳奕嘉;孫濤;郭祖光;戴博林;丁繼偉;陳洪港;劉勇;卜一凡;劉占生
• 申請（專利權）人: 哈電發電設備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G01M1/16
• 分類號: G01M1/16;G01M13/028;G01M13/045;G01M13/027
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 曹徐婷

本發明涉及一種突加不平衡故障模擬裝置及方法，屬于航空發動機技術領域。本發明研發解決的是現有的葉片飛失載荷試驗成本高，且操作復雜的問題。包括轉軸、輪盤試驗件、絕緣片、電刷和導電環，轉軸穿過輪盤試驗件軸心并與輪盤試驗件固定，電刷通過絕緣片與轉軸連接，電刷對稱安裝在輪盤試驗件的兩側，電刷與導電環電性連接，輪盤試驗件與平衡鐵塊建立安裝，轉軸的兩端連接有軸承座；所述轉軸的動力端設置有振動傳感器，軸承座處設置有振動傳感器，振動傳感器通過傳感器接口箱與工控機電性連接。對葉片飛脫過程進行模擬，并通過振動傳感器獲取轉軸的振動信號，結構簡單，完成信號采集，成本低，且便于試驗人員進行操作。

技術領域

本發明涉及一種突加不平衡故障模擬裝置及方法，屬于航空發動機技術領域。

背景技術

外物撞擊或疲勞斷裂損傷導致的葉片飛脫是航空發動機可能遭遇的一種典型惡劣載荷工況。葉片飛脫引起的瞬態振動不僅給發動機機匣帶來極大的沖擊載荷，還會由于突加大不平衡載荷導致轉子系統的破壞，造成重大事故。因此，研究突加不平衡引起的轉子瞬態動力學特性和振動響應具有重要意義。

美國聯邦航空管理局制定的適航規章33.94條款要求發動機結構能夠承受葉片飛失載荷，并保證葉片飛失產生的碎片能包容，在不引起失火和安裝系統失效的情況下發動機仍能至少運轉15s，以確保飛行安全。歐洲航空安全局EASA制定的CS－25適航規章里面的25.362條款要求發動機安裝系統、吊架及相鄰的飛機支承結構能夠承受發動機結構失效導致的動態載荷，使飛機在發動機結構失效后依然能夠持續安全運行和降落，檢驗其是否符合上述規章的規定，就必須進行試驗，現有的葉片飛失載荷試驗成本高，且操作復雜。

基于上述問題，亟需提出一種應用旋轉機械的突加不平衡故障模擬裝置及方法，以解決上述技術問題。

發明內容

本發明提供一種應用旋轉機械的突加不平衡故障模擬裝置及方法，本發明研發解決的是現有的葉片飛失載荷試驗成本高，且操作復雜的問題。在下文中給出了關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。

本發明的技術方案：

一種應用旋轉機械的突加不平衡故障模擬裝置，包括轉軸、輪盤試驗件、絕緣片、電刷和導電環，轉軸穿過輪盤試驗件軸心并與輪盤試驗件固定，電刷通過絕緣片與轉軸連接，電刷對稱安裝在輪盤試驗件的兩側，電刷與導電環電性連接，輪盤試驗件與平衡鐵塊可拆卸連接，轉軸的兩端連接有軸承座；所述轉軸的動力端設置有振動傳感器，軸承座處設置有振動傳感器，振動傳感器通過傳感器接口箱與工控機電性連接。

優選的：轉軸的一端與齒輪箱連接，齒輪箱通過聯軸器與電機連接。

優選的：輪盤試驗件包括凸臺、工字臺和輪盤體，凸臺和工字臺均勻布置在輪盤體邊緣并與輪盤體固定，工字臺上纏繞有螺旋線圈，兩個電刷分別與螺旋線圈的兩端電性連接，螺旋線圈通過磁場將平衡鐵塊吸附在工字臺上。

優選的：所述凸臺的數量為三個。

優選的：導電環的數量為兩個，兩個導電環分別連通電源的正負極。

突加不平衡故障模擬裝置實現的不平衡故障模擬的方法：包括以下步驟：

步驟一：打開電源，使導電環通電，電刷通過導線將電流輸送到螺旋線圈，工字臺兩端產生磁性，將平衡鐵塊吸附在工字臺上；

步驟二：啟動電機，電機驅動轉軸帶動輪盤試驗件旋轉，同時轉軸帶動電刷在導電環內做圓周運動，將電流持續的輸送到螺旋線圈；

步驟三：在輪盤試驗件自轉達到設定速度并勻速旋轉時，斷開電源，螺旋線圈的磁性消失，平衡鐵塊在離心力的作用下飛脫，此時發生突加不平衡故障；