[发明专利]一种转子降维简化与不平衡响应验证平台及验证方法

说明书

本发明提供了一种转子降维简化与不平衡响应验证平台及验证方法，本申请提出一种基于惯性质量集中等效的原则，将转子叶片、转子盘结构、数量、盘轴相对位置进行相应的集中等效。且为了后续实验的开展，保留能引起不平衡的参数，转子在降维后仍具有同轴度、装配间隙、不平衡量等关键装配工艺参数的可调性。在转子降维后，通过仿真和实验，验证简化前后模型的关键装配工艺参数对应的响应特性，是否具有一致性。简化后模型的振动响应趋势保持不变，但参数的具体数值会发生偏移，通过线性函数对这种偏移进行修正。至此即完成了转子模型降维、验证及修正。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别地涉及一种转子降维简化与不平衡响应验证平台及验证方法。

背景技术

装配是保障发动机振动特性的最终环节，现阶段对振动问题的解决方案大多依赖工人经验，缺乏对振动产生机理的探究。因此需建立发动机转子动平衡实验平台，以弹用涡扇发动机为实验对象，探究发动机关键装配工艺参数对整机振动特性的影响。转子动平衡是一个循序渐进的过程，低转速的动平衡是高转速的基础。虽然，弹用涡扇发动机转子工作转速高达30000rpm，但现有的动平衡大多在3000rpm的转速下进行。改造弹用涡扇发动机转子的驱动方式，以不低于3000rpm的伺服电机为外部动力，通过传动带和皮带轮带动弹用涡扇发动机转子转动，进而开展航空发动机转子的动平衡实验研究。

开展航空发动机整机动力学系统的研究实验，深入研究发动机高低压转子、压气机、中介轴承等重要结构，开展转子-机匣摩擦、碰撞故障试验。要求实验平台为航空发动机整机提供的动力源安全可靠，数据测量分析系统准确有效，附件齐全，运转平稳，防护安全可靠。

在发动机转子的振动特性探究实验中，为降低系统的维度，保障变量的可控性和单一性，通常需进行转子降维简化。因研究问题的不同，转子简化的方法各具特色，本专利提出一种基于惯性质量集中等效的原则，将转子叶片、转子盘结构、数量、盘轴相对位置进行相应的集中等效。且为了后续实验的开展，保留能引起不平衡的参数，转子在降维后仍具有同轴度、装配间隙、不平衡量等关键装配工艺参数的可调性。在转子降维后，通过仿真和实验，验证简化前后模型的关键装配工艺参数对应的响应特性，是否具有一致性。简化后模型的振动响应趋势保持不变，但参数的具体数值会发生偏移，通过线性函数对这种偏移进行修正。至此即完成了转子模型降维、验证及修正。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出一种转子降维简化与不平衡响应验证平台，包括多个转子降维简化的转动构件，所述多个转动构件之间通过支撑轴传动连接，所述支撑轴通过轴承与轴承支撑座转动连接。

优选地，所述转动构件包括第一转动构件、第二转动构件、第三转动构件，所述第一转动构件、第二转动构件、第三转动构件之间通过支撑轴传动连接，所述支撑轴通过轴承与轴承支撑座转动连接。

优选地，所述转动构件是具有集中质量和槽结构的转子盘或具有一定的质量的刚性法兰盘联轴器。

优选地，所述轴承的数量为四个，靠近第一转动构件的两个轴承为深沟球轴承，远离第一转动构件的两个轴承为滚柱轴承。

优选地，所述验证平台还包括大功率高速电机、电机驱动器以及运动控制器、发动机支撑平台、数据采集分析系统以及滑油润滑系统；在运动控制器的控制下，电机驱动器驱动大功率高速电机，带动发动机转子系统在滑油润滑系统的润滑作用下转动；数据采集分析系统用于采集、分析振动特性分析的原始数据，从而得出发动机转子动平衡实验结果。

优选地，发动机支撑平台包括底座、外伸型的轴承支撑座、支撑座底板、支撑座盖、至少两个转子和至少两个轴承；底座位于发动机支撑平台底部；外伸型的轴承支撑座滑动安装于底座的上表面；支撑座底板套设于外伸型的轴承支撑座的外侧，两端能够与底座固定连接；支撑座盖与外伸型的轴承支撑座配合，形成供转子中心轴穿过的腔体；转子通过轴承与外伸型的轴承支撑座转动连接。