[发明专利]一种多转子装配在线动平衡试验装置

说明书

本发明提供一种多转子装配在线动平衡试验装置，包括动平衡分析系统、数据采集系统、检测传感器、试验台架和传动结构。数据采集系统将振动信号传输至动平衡分析系统并进行相应分析，从中获得主动转子受到从动转子激振后产生的响应信号，并与理论推导所得的激振响应模型进行比较，确定模型的修正系数，以提高模型的准确性。传动系统中出现的传动路径可根据转子传动件包角的计算方式分为六种基本路径，每一种路径对应一组修正系数。本发明有助于推导出转子振动的传递关系，为解决并联多转子不平衡问题提供依据，可用于机械、航空、电力等各个行业中转子的平衡，有助于整个系统的减振减噪、减小磨损、延长机器的使用寿命。

技术领域

本发明属于机械振动与转子技术领域，具体涉及一种多转子装配在线动平衡试验装置。

背景技术

旋转机械在现代工业使用的设备中占据了相当大的比例，是机械系统的重要组成部分。而对于旋转机械，尤其是高速旋转的机械来说，振动是设备故障的最主要原因，其中转子不平衡是旋转机械的常见故障之一。有研究表明，60％以上的机械故障都是由转子不平衡所造成的，可见解决转子不平衡问题的重要性。

多转子的动平衡问题国内早已有人研究：1984年于文虎等人提出了一种轴系平衡的新方法，根据轴系不平衡和振动传递特性的一般规律，由各轴承的升速特性分析不平衡的分布状况和具体位置，在几个转子的多个平面上同时试加和调整重量，加重时预先考虑对其它转子振动的影响，并将工作转速与临界转速的平衡同时进行；1987年任浩仁等人提出了轴系分段同时平衡法；1996年余小平等人提出了以最小二乘法为基础，以多方案计算为手段的多目标优化方法；2005年西北工业大学庞辉等人以航空发动机转子为例提出了计算双转子系统稳态不平衡响应的新方法，即一种融合了整体传递矩阵法和Riccati传递矩阵法的改进型整体传递矩阵法；2006年王延博等人提出了可直接判断轴系不平衡轴向位置及不平衡型式的振型波特曲线方法；2013年沈阳理工大学丛培田等人对柔性转子的多转速多平面动平衡检测系统进行了研究，提出了两转速三平面与三转速四平面两种动平衡方法。

目前国内对多转子的平衡的研究大致分为两种情况，一种是偏重于振型分离的方法，从中提取出有效的振动信号；另一种则是偏重于对配重计算算法的优化。现有的研究对象均为串联转子，对于多个并联转子的动平衡研究甚少，而像这样由多个并联转子、多个支承组成的研究对象，其不平衡的原因，振动变化的原因都与多个串联转子有所不同，因此进行多个并联转子的相关研究是很有必要的。而多个并联转子往往通过链轮、带轮或齿轮等传动件进行连接，传动过程中转子与转子之间必然会产生激振响应，从动转子的振动会通过传动件传递至主动转子上，加剧主动转子的振动。因此平衡多个并联转子必须建立转子之间的激振响应模型。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种多转子装配在线动平衡试验装置，搭建一个用于测试2～6个并联刚性转子的振动，并修正从动转子对主动转子激励响应的数学模型的试验装置。该技术可以修正转子之间激振响应的数学模型，对每一种基本传动路径确定一组修正系数。可广泛应用于机械、航空、电力等行业，找到转子不平衡的本质原因。

本发明所采取的技术方案是：在试验台没有启动的状态下，根据实际需要将传动结构与检测传感器安装到位，并与数据采集系统和平衡分析系统相连。由传感器分别采集各个转子运转的振动信号，经由数据采集系统传输到计算机中，利用动平衡分析系统对振动信号进行分析，获取主动转子受到从动转子激振后产生的响应信号。将所得结果与理论推导得到的数学模型比较并进行修正。

本发明具体的技术方案为：一种多转子装配在线动平衡试验装置，包括平衡分析系统、数据采集系统、检测传感器、试验台架和传动结构；

所述检测传感器包括振动测试传感器和转速测量装置；所述振动测试传感器用于采集各个转子的振动信号；所述转速测量装置用于采集转子的转速；

所述试验台架包括至少两个并联刚性转子、电机和台架；转子安装在台架上；所述电机固定在台架上，所述电机通过传动结构与转子连接；